6ES7232-0HB22-0XA8参数设置
闪光对焊作为一种先进的焊接技术，具有无需添加焊接材料、生产率高、成本低、易于操作等优点。随着工业技术的不断发展，焊接的零件截面越来越大，遇到了一些技术问题，如焊接加热难、生产率低、产品合格率低等。为了解决闪光对焊中存在的这些问题，许多焊接工作者对闪光对焊工艺过程进行了一系列的研究，创建了高效率、低能耗的闪光对焊方法，如脉冲闪光对焊法、程序降低电压闪光对焊法。控制闪光对焊工艺过程，使之在保证焊接质量的前提下尽可能tigao生产率，是我们一直以来追求的目标。考虑到影响闪光对焊焊接质量的因素，本文利用PLC系统来控制闪光对焊工艺过程，实现了对焊接质量控制的目的，从而tigao了闪光对焊的生产率。
1 机械机构及过程分析
1.1 闪光对焊的机械装置及动作过程
如图1所示为闪光对焊的机械装置，其动作过程分析如下：
1.1.1 预调
闪光对焊焊接工艺前期准备工作，即机械机构的调整、焊接参数的选取等。闪光对焊的主要规范参数有：调伸长度、闪光速度、闪光电流密度、顶锻速度、顶锻压力、夹紧力等。
调试完成后，将工件装卡到工作台上。
1.1.2 夹紧与定位
按下启动按钮，电磁阀PQ1、PQ2、PQ3线圈带电，压缩气体经过三大件流入夹紧气缸1、2上气室，压缩气体推动活塞杆向下运动压紧工件1、2，直到压紧开关闭合为止。
从气泵流出的气体经三大件进入定位气缸3的上气室,推动定位杆向上运动，为工件对准准确定位。定位结束，电图1 闪光对焊的机械装置磁阀PQ3线圈去电，定位杆弹回。
1.1.3 焊接
接通焊接开关，保持电磁阀PQ1、PQ2 和PQ4线圈带电，电磁阀PQ5线圈不带电，压力气体经低压三大件，进入推进气缸4右气室，推动活塞杆、动夹具带动工件2向工件1运动，直到工件1、2接触，达到预先设定的位置，推进开关闭合。工件1、2接触的瞬间，即开始通电加热。当闪光加热达到预定温度时，电磁阀PQ5线圈带电，压缩气体经过高压三大件推动推进气缸、动夹具以很大的压力进行快速顶锻。随即切断焊接电流，并保持一段时间，使接头冷却、凝固。焊接时间到，断开焊接开关，焊接过程结束。
1.1.4 复位
电磁阀PQ4、PQ5线圈去电，推进气缸气路换向，低压气体进入推进气缸4左气室推动推进气缸带动工作台向右运动，推进气缸4复位。电磁阀PQ1、PQ2线圈去电，气路换向，压紧触头弹回，气缸1、2复位。此时，一次闪光对焊焊接过程已完成，所有装置原位等待，准备进入下一焊接循环。
1.2 闪光对焊时序分析
由于执行机构部件较多且各部件动作存在时序性，故先做出工艺时序图，便于时序分析。闪光对焊焊接过程可概括为：预调—定位—夹紧—推进—焊接—顶锻—保持—复位等几个阶段。如图2所示为闪光对焊工艺过程时序图。
2 PLC控制过程的实现
2.1 PLC型号的选择
PLC，即可编程控制器是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前已广泛应用于机械、冶金、化工、焊接等各个领域。根据闪光对焊焊接工艺要求及价格等诸多因素，在此选用了欧姆龙公司生产的CPM1A系列的PLC，该系列主机按I/O点数分为10点、20点、30点和40点四种。实验中选择了30点的PLC主机，电源类型为DC24，晶体管输出。该种机型设有18个输入点（00000～00011，00100～00105），12个输出点（01000～01007，01100～01003）,其结构紧凑、功能性强，具有很高的性价比，适合于小规模控制。
2.2 PLC的I/O分配
根据闪光对焊工艺要求，占用了PLC的17个输入点（00003～00009，00100～ 00107， 及00000和00001两个高速计数输入端） ，7个输出点（01000～ 01006），具体I/O分配如下表所示。
2.3 PLC与外围电路的连接
用可编程控制器（PLC）代替时间继电器，实际上是以“软”继电器（编程元件）代替“硬”继电器（实际元件）。为实现此要求，应对原控制系统中的控制要求和动作过程进行分析，在明确划分控制过程各个状态及其动作特点的基础上，设计PLC的外围电路。
如图3所示为根据PLCI/O分配表设计的PLC外围电路图，可以准确方便地控制闪光对焊动作过程，实现自动控制的目的。
3 结束语
3.1 机械装置通过高压三大件和低压三大件两条气路来控制闪光对焊的推进和顶锻过程， 既保证了工件推进的准确行程，又满足了顶锻阶段的高压要求，为控制闪光对焊焊接循环提供了便利条件。整个过程操作方便，机械化程度高。
3.2 控制系统不同于以往的继电器控制，将PLC控制系统应用于闪光对焊的控制过程中，线路简单、使用与维护方便、控制精度高，既实现了焊接过程的机械化、自动化，又保证了操作过程的灵活性和安全性，在焊接工业领域具有广泛的应用前景1 引言
PLC 作为开关量控制的顺序控制器在液压设备上的应用已很普遍。液压油的参数对液压设备能否正常运转起着举足轻重的作用, 利用PLC 对液压油温进行过程控制是本文研究的一个方面。四柱式液压机主要适用小批或成批生产的金属压力加工工艺。本文引入现代控制理论及方法对其控制实施逻辑判断, 根据生产工艺要求如何在PLC 一机上将顺序控制与过程控制有机结合, 实现这种复合控制。机床根据编制好的程序自动运行, 这样就简化了工人的操作, 降低了工人的劳动强度, tigao了劳动生产率。在编制程序过程中把设备所有可能出现的情况考虑进去, 确保液压设备本身及操作使用人员的安全; 可大大tigao设备的整体性能及压力设备的高技术含量; 为我国的装备制造业的发展方向提供经验。
2 四柱式液压机对自动控制系统的控制要求
2.1 液压机的基本工作过程
液压机的工作流程由滑块快速下行、慢下加压、压制、保压延时、卸压回程、顶出缸顶出、顶出缸退回7 个过程组成。在现使用的YB32- 500 型液压机中, 这7 个过程是在半自动及手动控制下实现的。而在自动控制的液压机中, 这7 个过程可做到全自动依次运行, 只有人工按停止按纽或急停按纽干预方能停车。
2.2 设备控制要求
液压机的自动控制系统要求能实现自动及手动两种控制方式。液压机在正常工作时选择自动控制方式。
2.2.1 液压机自动工作状态: 将转换开关打到自动工作状态, 按下自动启动按钮
（ 1） 液压机滑块靠自重快速下行。
（ 2） 液压机滑块慢下加压。
（ 3） 接触工件进行压制。
（ 4） 达到设定压力开始保压。
（ 5） 保压延时到卸压回程。
（ 6） 回程到位后, 延时一定的时间顶出缸顶出。
（ 7） 顶出到位后, 延时一定的时间顶出缸退回。
（ 8） 延时一定的时间进行下一个工作循环。
2.2.2 液压机手动工作状态: 将转换开关打到手动工作状态
（ 1） 按“压制、回程”按钮, 液压机滑块动作, 抬手停止。
（ 2） 按“顶出、退回”按钮, 顶出缸动作, 抬手停止。
2.2.3 工作过程的控制
（ 1）对液压机滑块的速度, 根据产品工艺的要求进行设定。其速度由变量泵的liuliang来控制, 利用步进电机带动变量头改变泵的斜盘角度来实现其控制功能。速度等级分高、中、低三挡。
（ 2） 对油温进行控制, 使其保持在15℃～55℃的佳工作状态。
（ 3） 为了设备及人身安全设置急停按钮及光栏保护开关。
3 液压机自动控制系统的PLC 选型、参数设定
3.1 控制系统构成图
根据设备控制及工作过程要求, 其PLC控制系统构成图见图1。
3.2 PLC 的选型及参数设定
四柱式液压机自动控制系统采用西门子公司的S7-200 系列整体式PLC。根据控制系统图选用CPU 型号为CPU226 DC/DC/DC 24 输入/16 晶体管输出的PLC。利用PLC 的CPU 具有的高速脉冲输出（ PTO） 功能对变量泵的步进电机进行开环控制。由于又要求对油温进行控制, 其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式, 需增加一扩展温度测量模块, 其型号为EM231RTD。
3.2.1 电源预算
所有的S7- 200 CPU 都有内部电源, 可为CPU 自身、扩展模块和其它用电设备提供5V、24V 直流电源。扩展模块通过与CPU 连接的总线连接电缆取得5V直流电源。
CPU 还向外提供一个24V 直流电源, 从电源输出点（L+,M） 引出。此电源可为CPU和扩展模块上的I/0 点供电,也为一些特殊或智能模块提供电源。电源预算值见表1。由表1 中数据可知: 电源容量完全满足要求, 无须增加外接电源。
3.2.2 参数的脉冲化
控制油泵斜盘的拉杆直径为120mm, 斜盘角度的调整范围为: 0°～20°, 根据计算所对应的直线距离为:0～41mm。步进电机选用三相双拍式, 由计算公式（ 1） :
式中: α— 每输入一个脉冲步进电机转过的角度;
m— 步进电机相数;
k — 步进电机工作方式系数, 单拍取1, 双拍取2;
z— 步进电机齿数。
由此计算知电机转一圈需要240 个脉冲, 按照拉杆移动1mm 需40 个脉冲计算, 斜盘从零位调到20°时需要1642 个脉冲, 电机需转动6.8 圈。
（ 1） 选择高速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到20°电机正转, 需要1642 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 2） 选择中速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到16°电机正转, 需要1323 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 3） 选择低速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到12°电机正转, 需要998 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
3.2.3 PID 参数设置
由于可编程控制器运行速度的tigao, 运算能力的增强, PLC 都可用于数字PID 控制。本设计对液压油温进行过程控制, 使其保持在15℃～55℃的佳工作状态。S7- 200 型PLC 的CPU226 自身具有数字PID 控制指令, 只需填写一张PID 控制参数表（ Table） 后, 执行指令PID Table,LOOP 即可。
当被调量为温度时, 根据PID 参数的经验选择范围:
K 的选择范围: 1.6～5
Ti 的选择范围: 3～10m
Td 的选择范围: 0.5～3m
增大比例系数K, 一般将加快系统的响应, 在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调, 并产生振荡, 使稳定性变坏。增大积分时间Ti, 有利于减小超调, 减小振荡, 使系统更加稳定, 但系统静差的消除将随之减慢, 温度有较大滞后, Ti 需选的大一些。增大微分时间Td, 亦有利于加快系统响应, 使超调量减小, 稳定性增加, 但系统对扰动的抑制能力减弱, 对扰动有较敏感的响应。由此选择参数如下:
K=2 Ti=6m Td=1.5m
3.2.4 温度测量模块EM231RTD 的参数设置
为了保持液压油温保持在15℃～55℃的佳工作状态, 增加一EM231RTD 型温度测量模块。其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式, 利用EM231RTD 的2 输入通道, 当油温超过55℃时, 打开油温冷却电磁阀通循环冷却水降低油温, 当油温低于35℃关闭电磁阀停止通冷却水; 当油温低于15℃时, 启动油箱内的加热元件（ 加热元件选用SRY 型管状件, 电压: AC 220V 功率2KW） , 当油温高于35℃停止加热。热电阻选用Pt100Ω, DIP 开关设置SW1～SW8 全为OFF 状态即: 00000000
4 四柱式液压机自动控制系统程序设计和调试
4.1 程序设计
4.1.1 编程软件
编程软件采用西门子公司为其生产的PLC 机而设计的编程软件STEP7-Micro/Win32。
4.1.2 PLC 程序运行流程图
程序运行流程图是PLC 程序编制的基础和依据, 见图2。
4.1.3 程序的下载、安装和调试
将各个输入/输出端子和按照实际模拟的控制按钮、开关、电位器、灯泡等部件正确连接, 将PC/PPI 电缆上RS- 232 的一端连在编程设备的串行口上, 四柱式液压机自动控制系统程序是有STEP7-Micro/Win32 软件的指令完成, 正常工作程序存放在存储器中, 若要修改程序, 先将PLC 设定在STOP 状态下, 运行STEP7-Micro/Win32编程软件, 打开其程序, 即可在线调试, 也可用编程器进行调试。
4.2 PLC 程序说明
4.2.1 程序组成: 有1 个主程序、12 个子程序组成。
4.2.2 程序说明
（ 1） 主程序是有0# 初始化子程序及1# 自动、2# 手动子程序组成。
（ 2） 0# 初始化子程序是对程序编制过程中所用到的内部继电器及顺序控制继电器进行初始化。
（ 3） 1# 自动、2# 手动子程序是用来控制液压机的整个工作过程。
（ 4） 3# 子程序是自动控制程序的子程序, 主要用来复位自动控制运行的条件。其中包括11#、12# 对温控模量控制的子程序。
（ 5） 4#、5#、6# 子程序是1# 自动控制程序中控制液机运行高、中、低速度选择的子程序。
（ 6） 7#、8#、9#、10#、子程序分别是4#、5#、6# 子程序中的嵌套子程序。
5 结语
此次选用西门子公司的S7- 200 系列的整体式PLC机, 利用编程软件STEP7-Micro/Win32 编制出一套控制程序, 对液压机的整个工作过程及液压油温进行自动控制。对自动控制系统的部分功能进行了模拟调试、运行,基本实现了其设计功能, 既可以实现自动运行也可手动运行, 此设计为tigao液压设备的自动化水平做了一些探讨性的工作。
1 前 言
可编程序控制器Programmable LogicController在工厂自动化FA中占有举足轻重的地位。技术的不断发展极大地促进了基于PLC为核心的控制系统在控制功能、控制水平等方面的tigao。
对其控制方式、运行水平的要求也越来越高，交互式操作界面、报警记录和打印等要求也成为整个控制系统中重要的内容。对于那些工艺过程较复杂，控制参数较多的工控系统来说，尤其显得重要。新一代工业人机界面的出现，对于在构建PLC工控系统时实现上述功能，提供了一种简便可行的途径。
2工业人机界面的特点和功能
工业人机界面Human MachineInterface，简称HMI，又称触摸屏监控器，是一种智能化操作控制显示装置。工业人机界面由特殊设计的计算机系统32位RISCCPU芯片 为核心，在STN、TFT液晶显示屏或EL电发光 显示器上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。
HMI的主要功能有：数据的输入与显示；系统或设备的操作状态方面的实时信息显示；在HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行控制操作；报警处理及打印；新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。
3HMI在PLC工控系统上的应用
下面以国内某大型浮法玻璃生产线冷端切割区主控系统为例，介绍HMI在PLC工控系统上的应用。
3．1 系统概述
切割区为浮法玻璃生产线中一个重要工段，其中包括测量发讯、纵切、横切、掰断加速、掰边、纵掰纵分、输送辊道等众多生产控制设备。系统硬件上主要由主控制器PLC，现场设备控制装置包括伺服控制器、变频器、模拟量信号及脉冲信号处理器等 和HMI构成。作为整个控制系统的核心，切割区主控系统在正常生产时根据生产工艺要求协调各个单机控制子系统的工作，制定切割计划，实现整个生产过程全自动化。整个系统的核心控制部分由美国GEFanuc 90－30PLC完成此部分内容本文略 ，而系统的监控和交互式操作界面等任务将由HMI承担。主要有以下内容：参数的设定；动态画面的显示；故障报警与诊断以及报表打印。其中HMI选用日本Digital公司的GP－577。
3．2 HMI与PLC之间的通讯
当HMI用于PLC控制系统时，HMI与PLC之间通过串口以Directbbbb直接连接 方式进行通讯。在该方式下，HMI根据要求直接读入PLC的数据或把数据写入PLC相应的地址中。由于内装通讯协议，无须编制通讯程序，只要指定所用PLC类型即通讯协议 ，运行时便可实现通讯。大大减少了PLC用户程序的负担。在系统设计时，直接指定控制部件与其对应PLC的输入输出％I／O 、寄存器％R、中间寄存器％M 的地址，运行时HMI就能自动和PLC进行数据交换。直接读取或改写PLC相应地址的内容，并据此改变画面上显示内容。通过对HMI的触摸操作，可向PLC相应的地址输入数据。
3．3HMI监控主面
整个HMI监控系统采用树型结构，由监控主画面见图2 及相应功能子画面组成。在监控主画面下端设有控制
功能键，按动功能键可以依次进入相应子画面，执行所需的功能。在每一个子画面中可通过 上一页 、 下一页功能键在同一功能组中进行画面切换，在任一子画面都可以通过 主画面功能键退回到监控主画面。系统自动采集相关数据，将切割计划、测量脉冲、辊道速度等一些重要生产工艺参数显示在主画面上，便于操作人员的观察。监控主画面上还有生产过程的动态画面显示，在动态画面上以各种形式模拟出主要控制设备的运行情况，例如光电开关
的动作、电磁阀的吸合、电机的运行停止等，直观、生动的反映出现场的过程，方便操作人员对生产情况、设备工况的了解。DIGITAL公司的HMI编程软件ProPB3Win提供了丰富的控制部件，例如按钮部件、画面切换部件、指示灯部件、数据文本显示部件等等，实现上述功能只要根据需要选择相应的控制部件，定义好其属性即可。ProPB3Win采用监控软件通用模式，所有控制部件的属性通过组态形式完成，以实现相应控制功
能。使用ProPB3Win内附的图库及作图工具来构造生产现场的模拟画面，简便易行。内容丰富的作图工具库，使得画面生动、丰富多彩。
充分利用HMI的优势将原先布置在控制柜上的开关、指示灯尽可能地用HMI中的控制部件替代，这样做
减少硬件设备，简化了现场设备间的接线，更重要的是给设计和调试带来诸多方便。
3．4HMI参数设置功能
主控系统中有多达近百个参数需要设置，根据控制功能将其分为联锁、横切、横掰、速度、掰边、纵掰及设备参数组，使整个系统的结构更加合理。利用HMI触摸操作的特性使参数设置变得极为直观和简便。在参数设定时，利用其内带的数字键盘，将此数字键盘设计为弹出式，在操作人员要设定参数时，按动设定键，弹出数字键盘进行操作见图3 。每个参数在部件属性中定义并分配了相应的PLC地址，当确认后输入的数据将存入PLC指定的地址中。操作完成后，按动一键，可消去数字键盘见图4 。此种设计模式可大化地利用画面的有效面积。每个参数都设有上下限限制，当输入数值超限时，系统拒绝接受并向操作者发出超限音响报警。
对重要的系统设备参数组，为安全起见，通过工具库中D－bbbbbb脚本 语句编写简单程序设置画面进入操作密码，赋予操作人员不同的操作权限，增加系统的安全性。
3．5HMI报警及打印功能
在系统报警设计时，将故障信息在报警编辑器中编辑好，并在报警记录子画面中设置报警记录显示部件用于故障信息显示。系统运行发生故障时，HMI根据PLC传送的故障信号，将报警编辑器中对应的故障信息在报警记录子画面显示出来。监控主画面上?quot;故障"信号灯将闪烁，音响报警。此时操作人员可进入报警记录子画面，根据故障信息查找原因，及时处理。HMI的打印机接口支持标准打印机，可实现数据打印。将HM统数据区打印机控制字置1，便能激活打印机。系统在切割计划子画面中设有打印功能见图5 ，可及时打印切割计划报表，供生产管理人员使用。
4 结束语
该系统投入使用后，受到用户的欢迎。系统具有安全、直观、简便等特点。监控、故障诊断和打印等功能的实现，大大tigao了生产运行的可靠性。实践证明，HMI在PLC控制系统中有着广泛的应用前景，必将在工厂自动化中发挥出越来越大的作用。