PLC和觸摸屏在鋼筋網(wǎng)成形機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用_圖文

1、PLC和觸摸屏在鋼筋網(wǎng)成形機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC和觸摸屏在鋼筋網(wǎng)成形機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用PLC and Touchscreen in Network Reinforeced FOrming Machines Control System李丙林王威(長春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,吉林長春130012孫旭彬(中國石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院,吉林吉林132021摘要對PLC爭觸摸屏相結(jié)合技術(shù)應(yīng)用于鋼筋網(wǎng)成型機(jī)焊接控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹,對系統(tǒng)的硬件組成和系統(tǒng)工作原理作了較為詳細(xì)的闡述,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該控制系統(tǒng)操縱靈活、工作可靠、維修方便。關(guān)鍵詞:PLC,觸摸屏,鋼筋網(wǎng)成形機(jī),組態(tài),

2、焊接AbstractThe design idea of PLC in combination with Touch-screen applying to the reinforced network forming machines welding control system is introduced in this paper.The hardware composition and System working principle8re detailed described.The result of operation shows that the control system f

3、eatures flexible Operation.reliable work and convenient maintenance.Keywouds:PLC,touch-screen,reinforeced network forming machines,configuration,weld鋼筋網(wǎng)焊接成形機(jī)(簡稱焊網(wǎng)機(jī)是目前國際上應(yīng)用極廣的鋼筋成形設(shè)備。以往在建筑工程上用的鋼筋網(wǎng)是由人工捆扎而成,雨目前建筑工程用的鋼筋網(wǎng)多是結(jié)點(diǎn)焊接雨成。1系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)以宇人機(jī)械制造有限公司為研究對象,建立了基于PLc和觸摸屏的鋼筋網(wǎng)成形機(jī)控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GWC3300型焊網(wǎng)機(jī)目前已投人使用,可焊接

4、q0512mm的鋼筋,最大網(wǎng)寬為3.3m,每分鐘焊接50N60次,鋼筋網(wǎng)El產(chǎn)量可達(dá)5噸以上,受到廣大客戶的親睞。字人公司在之前的焊網(wǎng)機(jī)中采用的是單片機(jī)控制系統(tǒng),由普通電腦作為入機(jī)界面。單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉,技術(shù)保密性強(qiáng)。但缺點(diǎn)也很明顯,維修困難,設(shè)備防塵、防震、抗干擾能力差。本文研究的以PLC為核心,觸摸屏為人機(jī)界面的鋼筋網(wǎng)成形機(jī)控制系統(tǒng),雖然成本增加了五千元。但是在總造價當(dāng)中增加比例很少(總造價百萬元左右。其技術(shù)優(yōu)勢相對單片機(jī)系統(tǒng)很明顯,系統(tǒng)維修很簡單、方便,設(shè)備抗干擾能力大大增強(qiáng),故障率也大幅下降。2系統(tǒng)硬件GWC3300型焊網(wǎng)機(jī)的電氣控制系統(tǒng)組成包括:主電源供電系統(tǒng)(萬能斷路器、

5、主控電路系統(tǒng)(可控硅控制、變壓器變壓系統(tǒng)(包括變壓器制冷子系統(tǒng)、電極焊接系統(tǒng)、工作臺伺服系統(tǒng)(縱筋送進(jìn)、電氣控制系統(tǒng)(包括可編程控制器及觸摸屏等。2.1主控電路系統(tǒng)整個焊網(wǎng)機(jī)系統(tǒng)總功率超過380kVA,單獨(dú)配備手動自動均可的千安級萬能式斷路器系統(tǒng)。主控電路系統(tǒng)即可控硅控制系統(tǒng),近年來對大電流通斷控制國際上普遍采用可控硅,其有技術(shù)可靠、成本低廉、使用壽命長等特點(diǎn)?？煽毓璨捎脝蜗?qū)煽毓?以兩只為一組。反向并聯(lián),以使交流電能順利導(dǎo)通。每組可控硅的兩個控制極并在一起連在固態(tài)繼電器輸出端,由輸入端(PLC輸出控制。因采用三相電路,故需三組共六只可控硅。2.2變壓器變壓系統(tǒng)本方案使用六臺63kVA變壓

6、器,總功率375kVA左右。變壓器兩兩并聯(lián),分三組,交替接上三相380V電源,同時工作。可使電源相電流平衡。輸出為交流24V,此為焊接工作電壓。由于主變壓器功率大(63kVA、發(fā)熱量高。為防止過熱被燒毀,所有變壓器、可控硅、上下電極等焊接系統(tǒng)內(nèi)部都通有冷卻水管道,采用強(qiáng)制水冷并設(shè)有流量保護(hù)裝置,確保機(jī)組能可靠地連續(xù)工作。2.3電極焊接系統(tǒng)焊接系統(tǒng)動力由氣動系統(tǒng)提供,在主機(jī)大梁下方排列32個氣缸,每個氣缸下連兩個上電極,相鄰電極中心距為50mm,共64個上電極與相間數(shù)目的下電極一一對應(yīng),所以所焊鋼筋網(wǎng)縱向間距為50mm或100mm(可以間隔撤掉一個電極,最多64格,最寬3300mm。每個氣缸都可

7、單獨(dú)關(guān)斷,因此亦可焊接窄幅鋼筋網(wǎng)。2.4工作臺伺服系統(tǒng)鋼筋網(wǎng)的縱向(送進(jìn)進(jìn)給工作(是又由伺服系統(tǒng)提供動力。由于鋼筋網(wǎng)縱向往往很長(盤條上料,有時會達(dá)到百米以上。要求每次縱向(送進(jìn)進(jìn)給尺寸精確,且不得有累積誤差,因此采用伺服電機(jī)配合可編程控制器(可達(dá)到要求來實(shí)現(xiàn)精確控制。2.5電氣控制系統(tǒng)本文采用的PLC和觸摸屏都是歐姆龍的產(chǎn)品,PLC的型號是CPM2A一60,36點(diǎn)輸入,24點(diǎn)輸出,其中還有一路高速脈沖用來控制伺服電機(jī)。觸摸屏型號是PTM50,是一種微型可編程終端,能方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面。通信端口可選,且RS232C口可通過適配器轉(zhuǎn)成RS422口,與遠(yuǎn)程PLC進(jìn)行通信。3工作原理焊網(wǎng)機(jī)焊接工作原

8、理如圖1所示。以千安級大電流通過交叉連接的縱筋和橫筋,瞬時發(fā)熱融化鋼筋接觸點(diǎn),以達(dá)到鋼筋焊接的目的。豳1焊接工作原理圖由于焊網(wǎng)機(jī)需要瞬時電流極大,故本方案使用六臺63kVA 的變壓器,輸入電壓380v,輸出為24V。電流控制方案簡圖如圖2所示。作為整個焊網(wǎng)機(jī)的控制系統(tǒng)核心,PLC要控制數(shù)目繁多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和元器件。除與觸摸屏連接使其作為人機(jī)界面外,還要控制普通電機(jī)、伺服電機(jī)、氣缸、電磁鐵、固態(tài)繼電器、接觸器等等。人機(jī)界面方面,由于使用的都是歐姆龍公司的產(chǎn)品,因此PLc不需要編制特殊的通訊協(xié)議,只須向觸摸屏發(fā)送各個階段需要的屏幕編號即可。因?yàn)樗锌尚薷牡膮?shù)基本都要在觸摸屏上顯示,所以PLC上的數(shù)

9、據(jù)地址要和觸摸屏上的參數(shù)地址相對應(yīng),以便在觸摸屏上修改后傳送的PLc上。因?yàn)镻LC的輸出端功率很小,除固態(tài)繼電器因功率要求極<工業(yè)控制計(jì)算機(jī)>2010年第23卷第2期圖2電流控制方案簡圖低可直接驅(qū)動外,其他各種接觸器、電磁閥都需要較大功率驅(qū)動,因此本系統(tǒng)還另加一塊驅(qū)動放大電路板,此板結(jié)構(gòu)簡單,國內(nèi)即有成品板材出售,在此就不再敷述。這里以要提的是驅(qū)動電源的問題,PLC因電源要求較高,需單獨(dú)配一個開關(guān)電源(成品。而焊網(wǎng)機(jī)因自動化程度較高,除焊接用氣缸32個以外,另外還有20多個氣缸、電磁鐵等,總共需要50幾個電磁閥。這樣一來市場上的成品開關(guān)電源功率就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,因此需自制24V 直流電源

10、。本系統(tǒng)采用三臺變壓器加橋式整流器形成電源。由于須要三相平衡的緣故,故每相均接一臺變壓器,輸入端220V,輸出19V。三臺變壓器及橋式整流器連接如圖3所示。lTlf21'3交流220f24V圖3變壓器與整流器連接圖焊網(wǎng)機(jī)工作流程框圖如圖4所示。由于送絲機(jī)構(gòu)(即工作控制,歐姆龍的PLc中CPM2A剛好有一路高速脈沖輸出,用它即可控制伺服驅(qū)動器。由于焊網(wǎng)機(jī)工作時有極大電流通過可控硅,對控制系圈4焊網(wǎng)機(jī)工作流程框圖統(tǒng)干擾很大,所以不能放在一起。焊網(wǎng)機(jī)的控制系統(tǒng)因此分為兩個部分,放在兩個獨(dú)立的控制柜中。一個可控硅柜中放置主電路系統(tǒng),包括固態(tài)繼電器、可控硅、熔斷器、萬能式斷路器以及冷卻水管道和主

11、變壓器連線。一個電控柜放置控制電路系統(tǒng),包括可編程控制器、觸摸屏、小變壓器、橋式整流器、驅(qū)動放大電路板、開關(guān)電源、伺服驅(qū)動器、空氣開關(guān)、熱繼電器、接觸器等控制元件。4結(jié)束語基于該方案的機(jī)器投放市場,因操作靈活、性能穩(wěn)定、維修方便而受到用戶好評。CPM2A系列PLC具有體積小、系統(tǒng)集成度高、組態(tài)靈活、接線簡單、安裝方便、抗干擾性能強(qiáng)等特點(diǎn),可進(jìn)行系統(tǒng)柔性設(shè)計(jì),性價比高。特別是觸摸屏MPT5的應(yīng)用,使系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)便捷、修改簡單、操縱靈活度大大提高。參考文獻(xiàn)1王小增,楊久紅.PLC程序設(shè)計(jì)方法研究J.信息技術(shù)與信息化,2004(52萬頻,劉永軍,李學(xué)聰,等.PLC與觸摸屏在汽車真空助力器在線測試中的

12、應(yīng)用J.制造技術(shù)與機(jī)床學(xué)報,2007(23羅麥豐,陳小祝,霍大勇.西門子S7200系列PLc在配料生產(chǎn)線上的應(yīng)用J.微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(1-1中國計(jì)量報。2007(15曹輝,馬棟萍,王暄.組態(tài)軟件技術(shù)及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2009窺視危機(jī)之后的小型PLC市場新格局楊曉強(qiáng)中國工控網(wǎng)市場研究部動態(tài)市場研究中心小型PLC,是OEM自動化市場的最核心產(chǎn)品,雖然由于其化將業(yè)務(wù)集中在傳動產(chǎn)品上不再發(fā)展控制器相關(guān)業(yè)務(wù)的整體物理部件,在OEM設(shè)備的成本中的占比并不高,甚至在整個電策略有關(guān),但以艾默生這樣的工業(yè)自動化巨頭在經(jīng)歷努力后都?xì)馀渲弥兄徽己苄〉谋壤?假其主導(dǎo)地位卻毋庸置疑,由于用什難

13、以形成氣候,可見發(fā)展小型PLC的艱難。而在11月,羅克韋么樣的小型PLC決定了設(shè)備控制的技術(shù)類型和操作方式,因而爾自動化與韓國RS公司達(dá)成協(xié)議向其出售了OEMax業(yè)務(wù),這對其他電氣設(shè)備品牌和型號的選擇有著主導(dǎo)性的作用。距離羅克韋爾自動化收購OEMax業(yè)務(wù)尚不足三年,如果說艾默2009年是中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的元年,率先受全球金融危機(jī)影響生放棄PLc業(yè)務(wù)是因?yàn)楣菊w策略調(diào)整的結(jié)果,那么羅克韋的OEM市場在經(jīng)歷了低谷之后在下半年逐漸恢復(fù),呈現(xiàn)強(qiáng)勁的爾自動化放棄OEMax的根本原因是缺乏合適的商務(wù)運(yùn)作模式。增長趨勢,整個OEM市場在全年呈現(xiàn)了典型的V型轉(zhuǎn)變。而小型從九十年代初期算起到現(xiàn)在,已經(jīng)整整二十多年過去,除去臺達(dá)PLC市場的表現(xiàn)則完全體現(xiàn)了這一過程。上半年,從供應(yīng)商到代電子以外的其他本土PLc廠商要么依IEl在生存線上掙扎,要么理商對席卷全球的金融危機(jī)無不誠惶誠恐,唯恐制造業(yè)一蹶不振已經(jīng)關(guān)門大吉。業(yè)績難以達(dá)成。而到了下半年,市場迅速回暖,年底反映出各個品雖然許多廠商都在小型PLC上做了嘗試,但小型PLc產(chǎn)品牌的小型PLC幾乎都賣斷貨,散戶甚至在市場上找不到一套現(xiàn)看起來簡單,實(shí)則是設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)水平和品質(zhì)保證等的貨。在這種形勢下,價格悄然上漲,幾乎都超過了一年前的水平。綜合體,而僅僅擁有可靠的產(chǎn)品卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠