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現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可以在數(shù)字化控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行通信的控制系統(tǒng)。MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言,它是一種通信協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可以分為2 種模式:MODBUS ASCⅡ和 MODBUS RTU。本控制系統(tǒng)采用 MODBUS RTU 協(xié)議將工控機(jī)、 PLC、變頻器組成一個(gè)數(shù)控網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)滾塑設(shè)備的智能化控制,提升了設(shè)備的現(xiàn)代化程度。

1 　滾塑設(shè)備的控制要求

滾塑設(shè)備的發(fā)展大致可以分為 3 個(gè)階段:第一,全人工操作階段。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有 1 個(gè)加熱室、 2 個(gè)冷卻室和 2 個(gè)行車(chē)(見(jiàn)圖1) 。工作時(shí)依靠2 個(gè)行車(chē)上裝載工件在加熱室和冷卻室之間行進(jìn),缺點(diǎn)是行車(chē)的定位不準(zhǔn)確,操作繁瑣、極易撞車(chē),生產(chǎn)效率低(由于只有2 個(gè)行車(chē)) ;第二,自動(dòng)化階段。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有1 個(gè)加熱室和1 個(gè)冷卻室,固定在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的3 個(gè)臂(見(jiàn)圖2) ,控制系統(tǒng)采用 PLC配合觸摸屏實(shí)現(xiàn)控制和修改參數(shù)。缺點(diǎn)是3 個(gè)轉(zhuǎn)臂只能同時(shí)旋轉(zhuǎn),雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,且節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)空間,但仍然存在生產(chǎn)效率低的缺陷,因?yàn)?/span>2 個(gè)臂同時(shí)處于加熱室和冷卻室,只能對(duì)剩余的一個(gè)臂進(jìn)行其他操作;第三,智能化控制階段(類(lèi)似于二代) 。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有1 個(gè)加熱室和1 個(gè)冷卻室,3 個(gè)臂雖然同軸,但可以獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個(gè)臂自動(dòng)工作時(shí),其余的2 個(gè)臂都可以獨(dú)立的處于某個(gè)位置進(jìn)行其他操作。該系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),其具體控制要求為:

(1) 以 PLC作為中心控制單元,要求性能可靠,且具有良好的可擴(kuò)展性能, I/ O 點(diǎn)數(shù)上要留有余量;

(2) 上位機(jī)、 PLC、變頻器組成一個(gè)系統(tǒng),利用 MODB2US RTU 協(xié)議實(shí)現(xiàn) 3 者的通信,可實(shí)時(shí)地修改、監(jiān)控變頻器的頻率(經(jīng)過(guò) PLC的內(nèi)部運(yùn)算,達(dá)到修改和監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的) ;

(3) 利用工控機(jī)作上位機(jī),可方便的監(jiān)控、修改以下參數(shù):3 個(gè)臂的前進(jìn)和后退速度;加熱室進(jìn)門(mén)和出門(mén)的開(kāi)關(guān)門(mén)速度;3 個(gè)臂的加熱時(shí)間、預(yù)冷時(shí)間、風(fēng)冷卻時(shí)間、水冷卻時(shí)間和監(jiān)控和修改;3 個(gè)臂所處位置的監(jiān)控;定時(shí)到進(jìn)前的蜂鳴報(bào)警;故障的分級(jí)和報(bào)警;系統(tǒng)運(yùn)行的歷史曲線(xiàn)的記錄;加熱室的溫度顯示及修改;轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速平衡的顯示。

2 　控制系統(tǒng)硬件的選型

根據(jù)控制要求和對(duì)數(shù)字化設(shè)備的市場(chǎng)調(diào)研,控制系統(tǒng)的硬件選取如下:

(1) 考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性, PLC 選用歐姆龍 CJ1M系列模塊式主機(jī)。PLC 結(jié)構(gòu)如下: CPU CJ1M12 , 3 個(gè)32 點(diǎn)的高密度輸入模塊(CJ1W ID231) ,4 個(gè)16 點(diǎn)的輸入模塊 ( CJ IW OC211 ) , 1 個(gè)帶 RS 485 口的通信模塊(SCU41) 。輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)各預(yù)留15 點(diǎn),以備擴(kuò)展;

(2) 變頻器選用3G3MZ系列;

(3) 工控機(jī)選用研華公司的系列產(chǎn)品,配置如下:CPU P4 ,內(nèi)存 512 MB ,硬盤(pán) 80 GB ,NEC系列 17 寸液晶顯示器,工業(yè)用鍵盤(pán)和鼠標(biāo);

(4) 接觸器、按鈕、接近開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)均選用歐姆龍公司的相關(guān)產(chǎn)品;

(5) 組態(tài)軟件選用世紀(jì)長(zhǎng)秋的世紀(jì)星監(jiān)控組態(tài)軟件,256 點(diǎn)硬件加密系統(tǒng)。

3 　系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)為主從站通信方式,將 PLC作為主站,11 臺(tái)變頻器作為從站。

(1) 上位機(jī)與 PLC之間用 RS 232 串行口,數(shù)據(jù)格式:

(2) PLC和變頻器之間利用 PLC的 SCU41 通信模塊上RS 422/ 485口,利用歐姆龍公司提供的協(xié)議宏功能,可方便的實(shí)現(xiàn)二者之間的通信。PLC通信單元設(shè)置通信格式:數(shù)據(jù)格式:

(3) 變頻器本體設(shè)置

正反轉(zhuǎn)由外部轉(zhuǎn)入端子有效;頻率信號(hào)設(shè)為來(lái)自 RS 485 的信號(hào)有效,通過(guò)上位機(jī)可以修改變頻器的頻率,以達(dá)到修改電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的;11 臺(tái)變頻器分別設(shè)為1211 號(hào)從站。

(4) 時(shí)間監(jiān)控、修改的實(shí)現(xiàn)

修改各時(shí)間時(shí),以 PLC的數(shù)據(jù)區(qū)(DM 區(qū))作為間接尋址寄存器,在世紀(jì)星組態(tài)軟件上定義變量,方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各時(shí)間的監(jiān)控和修改。

(5) 利用3 G3MZ變頻器自動(dòng)的模擬輸出比較控制,直接輸出給模擬儀表,顯示轉(zhuǎn)臂平衡。

4 　故障的分級(jí)及處理

(1) 故障信息的采集由以下幾種方式:變頻器本體自帶的故障輸出;在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),轉(zhuǎn)臂不能正常地轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定位置;加熱室溫度超過(guò)設(shè)定值。

(2) 根據(jù)采集的故障信息, PLC 編程區(qū)分故障的級(jí)別。故障級(jí)別可以分為:警告、嚴(yán)重警告、致命錯(cuò)誤。

(3) 對(duì)出現(xiàn)故障時(shí)的處理方式:當(dāng)出現(xiàn)警告時(shí),上位機(jī)相應(yīng)的故障顯示為黃色閃爍。點(diǎn)擊上位機(jī)的故障顯示區(qū),可以查看故障信息,蜂鳴報(bào)警器發(fā)出間斷鳴叫告警。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重警告時(shí),上位機(jī)顯相應(yīng)的故障示為黃色,并停止相應(yīng)部分系統(tǒng)的工作。點(diǎn)擊上位機(jī)的故障顯示區(qū),蜂鳴報(bào)警器發(fā)出間斷鳴則告警的頻率較快;當(dāng)出現(xiàn)致使錯(cuò)誤時(shí),可能會(huì)損壞機(jī)器設(shè)備,上位機(jī)的故障顯示為紅色,整個(gè)設(shè)備除上位機(jī)外全部停機(jī)。蜂鳴報(bào)警器一直鳴叫;點(diǎn)擊故障顯示區(qū)可以將故障原因、處理方案顯示出來(lái),以幫助技術(shù)人員做出處理。

(4) 工作人員將故障排除后,按下復(fù)位按鈕重新啟動(dòng)設(shè)備,可恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 　歷史數(shù)據(jù)記錄

利用世紀(jì)星歷史曲線(xiàn)記憶系統(tǒng),將需要記憶的數(shù)據(jù)定義變量,設(shè)定為記憶并保存在相應(yīng)的區(qū)域中,實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的各個(gè)重要參數(shù)的監(jiān)控記錄,對(duì)各班的產(chǎn)量做出實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。點(diǎn)擊上位機(jī)的相應(yīng)曲線(xiàn)可以查看某個(gè)變量的歷史曲線(xiàn)。

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加工中心專(zhuān)業(yè)制造

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