6ES7232-0HB22-0XA8正规授权
1引言
国内自行设计的6m焦炉移动机械已实现机械化作业，但由于其电控系统采用继电器-接触器控制，使用的继电器数量多，线路复杂，投产后故障频繁，很难保证机械设备功能的全面实现。我们在广泛吸取国内外经验的基础上，在武钢7#、8#焦炉推焦车、拦焦车上采用了PLC控制，进行了硬件和软件自行开发和设计，实现了分单元的自动化操作。
推焦车生产过程按照工艺流程划分为12个作业单元，拦焦车为10个作业单元，均采用“5-2串序推焦”和“一次对位”工艺。推焦杆或导焦栅对准炉位后，既可控制炉门又可清扫炉框。这种工艺与原有“9-2串序”工艺相比，由于减少了车辆移动次数，每出-孔焦可缩短3～4min，增加了控制系统的难度，却提高了作业效率。为满足多种作业进行的复杂操作，控制系统设计采用了“单元自动操作”和“手动操作”两种方式。
2 焦炉PLC控制系统的构成
推焦车、拦焦车电控系统均选用美国MODICON公司的984-680PLC控制器，采用800系列模块、智能I/O模块、S908远程I/O驱动器、J890远程I/O接口处理器和打印机等设备。
推焦车控制部分由1个本地站构成，配置有4个I/O机架和31个I/O模块,如图1所示。拦焦车控制部分由1个本地站和1个远程站构成，各配置有2个I/O机架和17、11个I/O模块。供电系统设计采用了隔离变压器和UPS电源。
3 推焦车、拦焦车控制系统功能
3.1 基本控制功能
焦炉移动机械的检测元件，由于受高温、粉尘的条件限制，基本上采用限位开关、行程开关，而液压系统用的电磁阀也不具有位置信号反馈功能，无法直接判断输出信号的执行情况，在软件编程时采用了重做、跳步、时间检验等设计技巧。按照行程或时间原则，以间接的方式实现这一目的。其程序由设备状态检测、联锁检查、控制方式选择、单元自动控制、单步手动控制、信号显示、故障部位和过程数据检测、数据打印8个程序块组成，层次清晰，结构简单，便于调试和维护。这里以推焦车控制为例进行说明,拦焦车控制功能基本相同,不再重复。图2示出推焦车自动控制系统流程。
(1) 单元自动控制
按照作业性质划分单元，实现取门、推焦，平煤、炉框清扫等分单元的自动操作。单元间彼此独立，也可通过可靠的联锁控制，实现多单元的操作。
(2) 手动控制
每一作业单元又划分成若干控制步，通过单独的操作按钮，实现控制步骤的独立手动操作。
(3) 重做功能
在单元自动方式操作时，可能由于某种原因，代表一个动作完成的开关未能按规定的行程或时间动作。为了正确判断这些开关是否属于不可恢复的故障，根据自动重做申请后的人工确认，将自动执行重做功能，如重做成功则程序向下执行，否则进行故障报警。
(4) 跳步功能
运行过程中，有些控制动作虽未能在规定的行程或时间内完成，但对整体功能的实现并没有太大的影响，则采用跳步方式跳过这段程序，继续向下执行。
(5) 时间校验功能
用时间原则来判断一个动作指令是否完成。根据设备运行的速度和移动的距离计算出校验用的时间设定值。动作指令发出后，如在此时间内完成即为正常，否则判断为设备故障．时间校验功能又因同一控制过程中控制因素的变化而分成单时间和双时间校验功能。
(6) 减速校验
推焦杆运行至前进端或后退端时，减速环节是否能正确投入，对推焦杆和焦炉炉体的安全是至关重要的。减速校验就是根据减速校验开关的动作状态，判断涡流制动是否投入，如未投入，即迅速切断控制回路。
(7) 平煤次数选择功能
根据工艺要求分为长行程和短行程平煤两种方式，每种方式又可有若干种不同的选择。程序设计上采用了长、短行程各有0～9种，可任意组合．只要事先选择好开关位置，程序即可按规定的方式和次数自动进行平煤。
3.2 监控功能
(1) 设备状态监控功能
程序中利用“STAT”功能块来检测控制器中的各种设备运行状态信息，这些信息有CPU运行状态、存储器保护状态、后备电池工作状态、AC电源状态等，当这些设备状态正常时，程序允许执行各种控制功能，如异常，立刻产生报警，切断控制回路，并进行数据打印。
(2) 联锁检查
联锁检查分单元自动初始条件检查、单元自动运行条件检查和单步运行条件检查。通过联锁检查，将确保在多单元作业时的可靠运行，杜绝设备事故的发生。
(3) 推焦电流数据采集、处理和记录功能．
(4) 状态显示和报警功能
生产过程中设备运行状态，可通过灯光和音响按正常、重故障、轻故障状态分别进行显示，并在故障发生时，根据故障性质采取相应的控制措施。
(5)过程数据检出和打印功能
向操作和维护人员提供准确的操作信息和维护数据是操作稳定和系统可靠运行的重要保证．在每次作业中，当“重做”、“超时”、“跳步”、“联锁欠落”等故障发生时，均实时将发生故障部位的各种信息检出，并通过内部总线传送到智能I/O模块中，进行数据处理后，自动打印出相关数据．这些数据包括运行方式、单元号、数据类型和具体故障部位的设备代码．
4 运行效果
本系统在武钢7#、8#焦炉一次试车投产成功，实现了全部软件设计功能，仅投产2个月就达到了推焦间隔10min的综合设计指标，创造了国内同型号焦炉开工顺产、达产的新水平。与国内设计的继电器控制的6m焦炉相比，具有下列优点:
(1) 推焦车每炉位动作时间为405s，其作业效率提高了10%。
(2) 清门、清框、炉台清扫、头尾焦处理均实现了自动化操作，大大降低了工人的劳动强度。
(3) 系统可靠性高，投运以来运行正常，与本厂4.3m焦炉相比，其月平均电气故障时。
间比为1:10，故障率大大降低。
1 引言
目前，高校建设的PLC实验室普遍存在着缺乏控制对象的问题。我校PLC实验室从上海新奥托实业有限公司购买了列车模型来作为PLC的被控对象。列车模型在轨道上运行，列车轨道提供0～10V电压供列车模型使用，轨道电压的大小可以调节列车运行速度，电压的极性可以控制列车运行的方向。配置的光电位置检测开关可以检测列车的当前位置，对轨道的叉道进行控制可以改变列车的行进路线。可以看出，在列车模型上可以进行数字量、模拟量控制。如果在列车轨道上运行多辆列车，则可以优化控制算法。本文主要介绍列车PLC控制系统的设计与调试，为将来控制算法的优化提供一个平台。
2对象与控制要求分析
本次设计所使用的列车，是由上海新奥托实业有限公司提供的。该模型由工作台、列车轨道、列车模型、光电位置检测开关、驱动电路板、蜂鸣器、红绿灯以及其他一些附件组成。在列车轨道上设置了2个车站(1＃站、2＃站)，列车轨道分为3段(外围轨道、1＃站轨道、2＃站轨道)，每段轨道的电压大小、电压极性可以分别进行控制。为了使列车沿不同路线行进，在该模型中还设置了6个电动叉道。此列车PLC控制系统共有22点开关量输入信号、23点开关量控制输出信号和3路模拟量输出信号。
为了确定列车模型在轨道上的位置，在列车上设置了22个光电位置检测开关，当列车模型经过该检测开关时，该光电开关输出信号“1”，否则输出信号为“0”。这22个光电位置检测开关作为PLC控制系统的开关量输入信号。
该列车PLC控制系统的23点开关量输出信号的分配如下:12点用于轨道电动道叉控制(每个叉道正、反控制共需要2点);6点用于三段轨道的电压极性控制(每段轨道正、反控制共需要2点);1点用于控制火车鸣笛的蜂鸣器;4点用于车站的红、绿灯(1＃站、2#站)。
该列车PLC控制系统的3路模拟量输出信号分别控制火车三段轨道的电压(0-10V)，进而控制列车在该轨道上的运行速度。
在进行控制系统设计时，发现光电位置检测开关工作不正常，经过我们的努力该问题得到了完满的解决。这个问题具有一定的典型性，我们有必要对它进行一定的分析。光电位置检测开关信号处理电路如图1所示，此电路图大体可以分为三部分:放大电路、比较电路和输出电路。当列车经过该光电开关时，发光管发出的光被列车挡住，接收不到发光管发出的光;当列车离开该光电开关时，光敏元件则可以接收发光管发出的光。在这两种状态下A点电压信号的变化值为1V左右。A点信号经放大级放大后进入比较器“＋”，调节比较器“－”端门槛电压为合适的值，则列车挡住和不挡住该光电开关时，比较器翻转，可以得出光电开关的状态。
在实验时，发现处理电路的OUT端输出的并不是期望的高电平或低电平信号，而是一列方波信号(此时，处理电路中B点未加滤波电容)。经过逐级分析，得出了原因的所在:处理电路中的光敏元件由于受到外界杂散光的影响，A点信号中存在一定的交流分量，该交流分量经过放大级的放大后引起了比较器的连续翻转，故在输出级OUT端出现方波信号。可以看出，在电路中增加滤波环节来滤除进入比较器之前的交流分量是可用的方法。我们对该处理电路进行了改进，在B点增加了一个4.7μ的滤波电容，改进后的处理电路工作非常正常。
我们采用OMRON C200HGPLC来作为该列车的现场控制装置。PLC与上位机之间以RS-232进行通信，在上位机上用组态王编制控制系统的监控画面，监视模型的运行状态并可以用监控系统对模型进行远程控制。在该列车的轨道上有两列列车运行，基本的控制规则分析如下:
(1) 列车进站前鸣笛，以提醒工作人员接站;进站时速度按照预定的速度曲线减慢，直至停下。
(2) 一次只能有一列列车进站停车，若有列车停在站内，其他列车只能在站外等候进站。
(3) 以红绿灯作为列车能否出站的标记:绿灯通行，红灯不通行，出站时亦要鸣笛。
(4) 若有列车停在车站，其他不用进站的列车可以绕道而行，避免发生撞车。
(5) 用监控系统来调度列车的运行。如可以在监控系统中设置某列列车应该在某个车站停车，以及停车时间等。
(6) 在监控界面上反映列车的位置及运行状况。
3控制系统硬件、软件设计
该列车PLC控制系统的输入/输出点数比较少，在选择输入输出模块时没有采用高密度模块，而是选用了常用的16点或8点输入/输出模块。控制系统共有22点开关量输入信号，都是布置在轨道上的光电位置检测开关，选用两块ID212模块(2×16点)来处理开关量输入信号。开关量输入信号类型单一，比较简单，在这里不再详述。
表1 开关量输出信号分配情况
该列车PLC控制系统有23点开关量输出信号。从对象实验得出，所有的被控点都是高电平(24V)有效，这样一来，输出模块的COM端应该接24V。从以上分析可知，OD系列的输出模块不能在这里使用，故这里选用了OC225(16点)和OC224(8点)两个开关量输出模块。表1详细的给出此系统开关量输出点的分配情况。该PLC控制系统有3路模拟量输出信号，分别控制火车三段轨道的电压(0-10V)，进而控制列车在该轨道上的运行速度。在这里我们选用DA003模块，该模块具有直接输出0～10V电压的能力。
控制规则由PLC软件来实现。其中，列车的进出站控制是列车运行控制中重要而难以解决的问题。在系统调试过程中，发现列车进出站过程中是两列列车容易发生事故的地方，解决该问题是极为重要的。列车进出站的程序框图如图2所示。
4结束语
在列车的自动控制系统中选用OMRON C200HGPLC为现场控制装置。经过一段时间的运行、调试后，本系统能迅速、准确地完成该实验模型的控制任务，对列车实现自动控制。用组态王开发地监控系统可以对实验模型进行准确地监控。该控制系统的成功设计为列车的下一步完善奠定了基础。
1引言
随着汽车工业的飞速发展，人们对轮胎的各项性能要求越来越高，这极大地促进了轮胎模制造技术的发展。过去轮胎模具表面花纹简单，而现在轮胎模具表面有许多形状相同的或不相同的单元凸块按一定的规律排列的花纹，由于轮胎模具上的花纹精度和质量将直接影响轮胎的质量和性能，在电火花成型机上加工轮胎模具时，为制造这些排列有规律的花纹，就必须对模具进行jingque分度。
2工艺要求
该轮胎模电火花成型机可以生产轮胎模内径为500mm～1200mm，等分数为2～500朵花纹的各种轮胎模，工作台回转精度不小于7°。在对中模式(调整模具圆心与工作台圆心重合)时，工作台回转速度为0～0.5rpm;在手动调整模式时，工作台回转速度为0～0.5rpm;在自动加工模式时，工作台回转速度为0～0.25rpm。所有工作参数均可以从人机操作界面中调整和设定。
3自动分度系统、硬件配置及软硬件设计
3.1 自动分度系统
在保证达到测试要求的前提下，尽可能选择、运行可靠、开发周期短的方案。综合考虑后，采用触摸屏作为上位机、PLC作为下位机的设计方案。利用RS-232串口通讯完成数据传输。系统框图如图1所示:
触摸屏是专门面向PLC应用的，它不同于一些简单的仪表式或其它的一些简单控制PLC的设备，它功能强大，使用方便，抗干扰能力强，非常适合现代化工业越来越庞大的工作量及功能的需求，它日益成为现代化工业必不可少的设备之一。下位机可编程控制器具有扩展方便、控制简单、抗干扰能力强、价格低廉等优点;PLC作为下位机完成分度控制、加工控制和采集编码器反馈的数据等功能。
3.2 控制系统的硬件配置
根据性能要求，从经济角度出发，选择主要器件:
(1) 触摸屏采用EASYVIEW的MT508S。该系列人机界面除了拥有一般人机界面的功能外，还提供了许多特有的功能:
a) 可以开启6个弹出窗口。
b) 可以拥有和bbbbbbs95/98一样的任务栏和快选窗口。
c) 采用强大的32位RISC处理器(Inbbb的StrongARM), 使MT508拥有更快的处理速度。
(2)旋转编码器采用日本NEMICON公司精度为5400P/R产品，它将工作台的位置信号反馈给PLC，再由PLC进行数据处理后，控制步进电机动作，从而达到jingque控制工作台位置的目的。
(3)PLC采用永宏公司的FB系列的FBE-20MC。采用该系列PLC主要有两个原因:a)采用硬件电路构成的硬件高速计数器(HHSC)，高计数频率20kHz，是32位的高速计数器。B)PLC的计数器自带4倍频电路，对编码器信号进行4细分，提高系统精度。
采用一组硬件高速计数器对编码器的反馈脉冲进行计数。FB-PLC的每组硬件高速计数器都有8种计数模式可供选择，我们选用了MD7，即输入信号为两路相位相差90°的脉冲信号，对两路信号的上升沿和下降沿分别计数，这样高速计数器就计数4个脉冲，如图2所示。原来编码器反馈的信号的精度为360°÷5400=0.067°，这显然达不到要求，但经过后继电路进行电平转换和PLC的4倍频电路细分后，在不增加任何硬件的前提下使编码器的分辨率提高到360°÷5400÷4=7°。在分度控制系统中，我们将编码器反馈的脉冲数与PLC计算出的目标脉冲数进行比较，如果反馈值小于或大于目标值，则说明工作台还没有到达目标位置，如果两值相等，则说明工作台已达到目标位置。用这种方法实现工作台位置的闭环控制。
(4) FBE-20MC是控制系统的核心器件，其输入输出信号分配如图3所示:
3.3 PLC程序流程图
PLC程序流程图如图4所示:
4 控制系统合理性和可靠性设计
本轮胎模电火花加工仪测控对象数量不多,机械结构也并不复杂，但工作台体积大，转动惯量大，电火花加工时干扰很大。要让它能够高精度、高可靠性地完的控制任务,为了能给操作人员带来方便,我们作了如下考虑:
(1) 机械部分的合理设计
机械部分是控制系统的被控对象,是决定控制系统能否可靠工作的前提。我们采用了有合适过盈配合的蜗轮蜗杆传动结构，为工作台高回转精度和自锁提供了条件。
(2) 良好的人机界面
触摸屏构成人机界面从画面、提示语句、色彩等方面给人以轻松、醒目的感觉;各控制画面的设计是以各控制功能集中为原则,操作简便;触摸屏上显示出各种设定参数和系统运行状态，操作人员易于了解系统工作状况，操作也方便。
(3) 系统的抗干扰措施
该分度系统的控制器是选用高可靠性的PLC和传感器，从设备上保证了系统的可靠性;各控制柜在电路上完全隔离，各控制柜内模拟电路和数字电路也采取了分离屏蔽措施，尤其是电火花加工设备发出的电磁干扰;各控制柜也有良好的通风和散热措施。
5结束语
本文所述的轮胎模电火花加工仪的分度系统从2002年8月起已经应用于多套设备中，配备有本分度系统的电火花加工仪,在试运行期间和正常工作时，无论模具大小、轻重，分度系统都能控制工作台jingque分度，用户反应效果非常理想，已经带来了很大的经济效益。
1引言
铸造用砂是用型砂、新砂、粘土和煤粉按一定比例混合而成的。这些物料的运输和混合是由混砂机、带式输送机及其配套设备完成的，这些用电设备一般为连续工作制。采用传统的继电器控制系统，需要大量的中间继电器和时间继电器，构成一个控制系统比可编程序控制器(PLC)便宜，但在可靠性、使用与维修的方便性及长寿命方面，继电器控制是与PLC无法比拟的。
2可编程序控制器(PLC)的选择
在本系统中，所需要的输入/输出(I/O)点数较多，为使I/O部分维修方便，以选择模块式PLC为宜。又考虑到本系统的控制基本上是顺序控制，GE系列PLC顺序控制方面的功能较强，控制容易实现，故选择GE系列PLC。
如选用GE-Ⅲ系列PLC，可够控制砂处理系统中的所有设备。但考虑到砂处理系统可分为几个相对独立的子系统(如旧砂输送、新砂输送、混砂、型砂输送等)，各子系统之间只有很少几个信号联锁，采用多台GE-I系列PLC控制则更显其优越性:(1)可使事故分散。假如某台设备PLC发生故障，它只影响其控制的那个子系统，而其它子系统还可以照常工作，这样更利于设备的可靠性。(2)在总的I/O点数不多的情况下，多台GE-I与一台GE-III价格差不多。本系统采用多台GE-I控制的方案。
2.1 型砂输送控制系统的工艺流程
在型砂输送控制系统中，带式输送机的工艺流程如下:
输送皮带PD-1→输送皮带PD-2→输送皮带PD-3→松砂SS-1→输送皮带PD-4
该系统的基本控制要求应是:
(1) 启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序为:
延5S 延5S 延5S 延5S
PD-4—→SS-1—→PD-3—→PD-2—→PD-1
(2) 工作结束时，全部设备停机。
采用计时器控制，其梯形图如图1所示。由图1可见，送入启动信号，各设备即按工艺流程顺序启动。停止或发生异常情况时，只要解除启动信号，则全部设备停机。
2.2 旧砂输送控制系统
在旧砂输送系统中，带式输送机的工艺流程如下:
振动给料机ZG—→输送皮带PD-5—→破碎机PS—→圆盘给料机YG—→输送皮带PD-6—→输送皮带PD-7—→提升机TS—→输送皮带PD-8。
该系统的基本控制要求是:
(1) 启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序为:
图1 型砂输送控制梯形图
PD-8—→TS—→PD-7—→PD-6—→YG—→PS—→PD-5—→ZG
(2) 停机时应顺工艺流程延时停止，其停止顺序为:
ZG—→PD-5、PS、YG—→PD-6—→PD-7—→TS—→PD-8。
采用鼓型控制器实现控制，其梯形图如图2所示。
图2 旧砂输送控制梯形图
图2中，C631、C633作鼓型控制器使用。C631作控制顺序启动用，其计数脉冲由T630产生，脉冲周期为5S，C633作控制顺序停止用，其计数脉冲由T643产生，脉冲周期也是5S。送入启动信号，T630每5S发一脉冲，C631走一步，相应的一对常开触点闭合，各设备顺序启动。停止时，送入停机信号，则T643每5S发一脉冲，C633走一步，当到达相应时间时，对应的一对常闭触点断开，各设备顺序停止。
3混砂机的碾混控制系统
混砂机的碾混系统为循环工作方式，其工艺流程及控制要求为:送入启动信号—→回转定量器Hz工作10S—→新砂给料机XSG工作50S—→气压加水5S—→卸料门开—→卸料门关—→回转定量器HZ工作—→……如此循环工作。
该控制系统采用移位寄存器来实现上述控制要求，其梯形图如图3所示。在实际控制系统中，还要根据需要加上各种必要的联锁，这里不再详述。
图3 混砂机系统控制梯形图