西门子模块6ES7212-1AB23-0XB8产品规格
自动化立体仓库是近十年来伴随着自动控制、系统控制设备以及数据库等相关技术的飞速发展而应运而生的。随着这些技术的发展和电脑的普及，自动化立体仓库高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。在以往的自动化仓库中，其控制部分大都采用PLC加计算机或计算机加控制板卡的方式。随着计算机技术的飞速发展，计算机的性能以及稳定性等大幅度提高，现场总线技术的日益成熟，一种新的控制方式——软PLC控制方式逐渐形成并逐渐被应用于各种控制领域，其中就包括自动化仓库。
目前，我公司采用了奥地利ROBOTECH设计制造的自动化光纤盘立体仓库，用于按一定的要求自动存放和提取光纤盘。该系统涉及到了控制、数据库以及决策等多方面技术，相对来说是一个较为复杂的大型系统。其控制部分采用了BECKHOFF的TWINCAT软PLC，与外部硬件的连接采用了PROFIBUS总线，操作界面和各个程序之间的接口利用C++语言编写。在计算机PCI插槽插了4块FC310xPROFIBUS控制器，外部接口硬件为BK31XX系列适配器、GSD BOX和相应的I/O模块。整个系统的硬件组态如下：
图1 系统硬件组态示意
TWINCAT是完全开放的、基于PC的通用自动化系统，提供了一个独立于现场总线的I/O界面，并与bbbbbbS的操作紧密结合。TWINCAT的开发规范遵循IEC61131-3标准，支持指令列表、结构文本、功能块、梯形图和顺序功能表等标准开发方式，可以依据各人的不同喜好灵活运用。TWINCAT与外部硬件的连接方式多种多样，可以通过TCP/IP、现场总线或计算机的COM端口将软PLC实时系统与外部硬件端子连接。
利用TWINCAT，我们可以将一台普通PC机配置成为一台多PLC系统，并可以具有多任务执行的能力。在一台普通PC机上，我们多可以配置4个独立的PLC实时系统运行，每个PLC实时系统都具有独立、并行地执行自身多任务的能力。我们还可以灵活地指定该程序运行于PC机或总线控制器上。TWINCAT与其他NT程序的数据连接可以方便地利用Microsoft各种标准方法，如：COM，DCOM，ActiveX或OPC等方式。
在目前我们应用的TWINCAT系统中，配置了两个独立的PLC实时系统，其中一个主要作为机械手动作的监控，另一个主要作为传送带动作的监控。由于在该系统中有涉及到数据库、与第三方设备通讯以及操作界面等PLC无法完成的工作，开发人员用C++语言编写了若干个接口程序完成这些功能。由于通讯的对象较多，接口不同，为了方便编程及通讯，采用了CORBA(通用对象请求代理结构)技术。以下是整个系统的软件组态示意：
图2 系统软件组态示意
在经过一段时间的使用后，我们认为TWINCATPLC系统无论在性能或可靠性等方面都可以达到要求。系统价格较传统的PLC或板卡控制方式低，应用灵活，可以与目前几乎所有通用的HMI软件方便地接口，应该可以在其他不同的控制领域得到更多的应用
随着工业自动化控制的发展，一种新的工控产品人机界面(简称触摸屏)出现，给予工业设备现场控制一种全新的图形操作界面─（GOT）。它采用能高速通信的32位RISC芯片，具有交互性好，编程简便、灵活，并且与PLC之间的连接简便，简化控制柜设计，节省PLC的实际输入输出点，在工业设备控制中开始得到推广应用。现以水针线玻璃瓶消毒生产线为例，介绍系统配置及应用。
一、工艺流程及要求
水阵线玻璃瓶消毒生产线设备示意图如图1所示。玻璃瓶从入口处进入，碰到传感器1，启动走带机走带，带动瓶从入口走向出口，途经预热区、消毒区、冷却区。只有进口风机、热风机、出口风机、排风机运转，才能走带。如入口处进瓶过快，挤压传感器2则发出信号去停止前方设备停止进瓶。如出口不畅，传感器3发出信号，停止走带机工作。五个风机中只要有一个停机，就停止加热器运行，并报警显示。检测风机不运行有传感开关装在风机的出口处，风机变频器的故障输出点进入PLC，走带机及各电机的空气开关跳闸接点也都进入PLC，加热器装在炉子的中央顶部，由热风机向下均匀扩散加温。要求对不同型号大小的玻瓶进行不同温度的设置。能显示各区的温度值，并有反应温度的走势曲线图。对于进风机、热风机、出口风机要有能检测其风压的数值显示，以确定是否过滤网堵塞。
图1 生产线设备示意图
在正常工作时，工作下班后，当温度下降到100℃以下，设备能自动关机。如炉内还有瓶未处理完，则启动夜间工作。这样在100℃以下停机后，还有进口风机、出口风机工作，以保证外部的灰尘不能进入炉内。对于消毒时间，由PLC采集出口处传感器的数据，通过速度转化为时间，来显示玻瓶在消毒区的消毒时间，以确保消毒的可靠性。设备在保障下，要求能准确显示故障发生点及解决问题对策画面，并有动画反映生产现场工作情况。
二、系统配置
对于以上要求，我们选用中达-斯米克公司的人机界面、PLC组成一个控制系统。具体如下：
1．人机界面型号为PWS-3760-TFT，该屏是真彩色10.4寸屏，采用232口进行下载和编程，采用RS422口和PLC通讯。选用真彩能更好地反映现场景色，动画逼真、美观。
2．PLC选用SC—500系列，该机具有1024点输入、输出功能，1个RS232通信口和1个RS422通讯口，是一种模块化机型，可灵活配置功能模块及输入、输出点。
3．输入选配XDC10十六点DC输入模块2块，输出配1个YRY10十六点继电器输出模块。
4．仿真输入单元采用AD020四路输入模块，输入三个风压模拟量值（4mA～20mA）。
5．温度输入单元采用THM10五路带PID调节PWM输出温控模块1块，采进三路：加热区、消毒区、冷却区的温度。
其系统构成如图2所示。
图2 系统配置图
三、调试运行情况
该系统重要的是对消毒区温度精度控制的调试，消毒区的加热系统采用五组电热丝单元加热，其中一组为基本加热单元，其他四组为PID温度调节加热单元。以前该生产线采用OMRON PLC，当时的情况是：生产线试运行时，出现温度曲线波动幅度过大（±8℃）。超过厂家要求的消毒温度波动指针（±2℃）。实际调试时采取了两个措施对温度波动幅度进行控制。（1）采用双位PID温度控制系统堵住温度下降趋势。当铂热电阻检测到消毒区温度低于设定温度1℃时。通过双位PID温度控制系统使PLC将七组加热单元全部投入运行30秒，通过铂热电阻检测消毒区温度，由温控单元PID控制，直到温度达到设定值为止。（2）温度过调量的控制。对消毒区温度进行检测，如果温度大于设定值，PLC将七组加热单元全部强行切除，并不断检测消毒区温度，根据实际情况作出实时控制，在现场通过对控制程序的某些参数作一定的修改。并经过反复调试，后温度控制精度完全符合厂家要求。在对系统的调试中发现，该控制系统完全可以通过对程序作的修改、调试。达到更高的温度控制精度。
在采用SC—500后，由于我们的THM10可以单独设定PID值，很方便的就把温度稳定在正负1度内，超过了工艺要求。
四、结束语
该系统应用于玻瓶消毒生产线设备上，对消毒度控制良好，能对各区温度进行显示，并对不同玻瓶的消毒温度进行设置。现场故障一经发生能马上弹出一详细故障对策画面。经现场工作情况看，满足设计要求。这个系统是一种智能化的专家对策系统，增强了人机交互性，提高设备的控制性能，简化了操作柜设计，提高了设备科技含量，在市场上很有竞争力，有很大发展空间
1、引言
我公司在开发研制生产割草机变速器的过程中，为试验割草机变速器的工况状态，专为割草机变速器设计生产了试验台。试验台能够模拟变速箱实际工作状态，并测量和显示出其转速、扭矩、振动、径向压力和箱体温度等性能参数，经系统后台数据处理和综合分析后生成测试报表。用户可以方便地完成各种类型试验，并得到相应报表。系统功能齐全，人机界面良好，操作简单，抗干扰能力强，目前已投入实际应用。该试验台的离合装置试验是针对带有离合机构的变速器而增加的功能，主要用于离合装置寿命试验。开始设计的线路为用JS7时间继电器控制线路，控制线路多，接线复杂，且继电器长期带电工作，继电器触点易老化，继电器机械寿命也不能达到要求。随着设备的运行时间越来越长，故障点相应增加，维护工作量越来越大，严重影响割草机试验台的安全运行。为保障试验的安全稳定运行，需对原继电控制系统进行改造。
2、项目的实施简介
该项目为适应工况要求增加的试验带离合装置的割草机变速器离合寿命试验。试验要求：连续运转150小时，离合齿轮啮合10秒/次，离合齿轮分离5秒/次，即离合周期为15秒。150小时的离合周期数为36000次。该试验目的为：(1)试验离合弹簧拉力和寿命能否保证36000次离合试验;(2)试验割草机变速箱在加载的条件下变速器的离合齿轮离合及磨损状况。这两项达标，才能保证离合装置安全可靠。经方案设计，项目与2004年实施后，通过轻载试验、加载试验证明试验效果良好。功能齐全、稳定可靠，投入试验至今，已取得了较好的社会效益和经济效益。
3、系统组成
割草机变速器试验台离合装置PLC控制系统是以可编程序控制器PLC为核心的控制、执行、声光报警和一次、二次外围元件组成。CPM系列PLC在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，就是作为小型控制器或在传感控制器应用，也能适应生产现场不同的需求。我们选用可编程序控制器的型号为CPM2A—20CDR-D。该机型体积小、可与计算机通讯，便于监控、调试和排除故障，丰富和完善了对试验台的检修、维护手段，提高了自动化水平。本系统共需5个输入点和5个输出点，PLC电源电压选用AC220V,输入额定电压为PLC内部电源DC24V,输出额定电压为PLC外部电源DC24V,输出电流为2A/点，采用继电器输出方式，程序表达使用梯形图形式，本系统仅设置自动工作方式。下图为PLC外部I/O接口(见图1)和梯形图(见图2)。
图1 PLC外部I/O接口
4、编程技巧
许多延时电路和计数电路都要按照一定的步骤进行，各动作间的连锁和互动关系必然复杂，如果用一般的逻辑进行程序设计，会使程序变得冗长和复杂。用可编程序控制器(PLC)里提供的计数器指令，也可完成长延时电路。不仅编制的程序简洁、直观，编程方法简单，容易掌握。下面就本程序的编制方法作简要说明：
图2 离合试验程序梯形图
该梯形图中，长延时电路采用1.0秒时钟脉冲和计数器CNT000、CNT001、CNT002组成，分别为秒计时、分计时、和小时计时，小时数设定为150小时。齿轮离合时间控制有TIM003、TIM004组成，采用联锁方式，离合周期为15S/T，实现齿轮啮合时间10秒和分离时间5秒的互换。动作原理：运行条件钮子开关闭合，按起动按钮，运行指示灯亮，长延时电路开始计时，实现秒、分、小时计数;TIM003、TIM004轮流10S、5S定时交替工作，实现齿轮离合，离合计数器开始计数，以便试验人员监视离合次数。齿轮离合电磁铁开始通电、断电工作，由电磁铁拉动弹簧使离合齿轮离合。试验过程中如主电机停转或冷却水压低，报警指示灯亮，提醒试验人员排除故障，故障排除后，按报警接除按钮，报警指示灯灭。试验时间到即开机150小时(或计数器显示36000次)，1002试验时间到指示灯亮，运行停止。运行条件钮子开关置关。可进行下一次试验。PLC控制接线图见图3。
图3 PLC控制接线图
5、安装和使用注意事项
安装和调试、使用时，一定要注意水压继电器的工作情况。因为我们的加载试验使用了磁粉制动器。磁粉制动器是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的，它具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系，在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，响应速度快、结构简单等优点。由于电磁作用，长时间运行会使磁粉制动器表面温度升高，必须通入冷却水冷却，磁粉离合器运转后即通水(水压不大于1.5/cm2)冷却，使其表面温度不得超过80℃。使用过程中，有时会出现管道堵塞、冷却水压低，造成报警指示灯LD2亮，应着重检查冷却水水压，或定期用除垢剂清除磁粉制动器内结垢的冷却管路。
6、结束语
割草机变速器试验台离合装置改造两年来，运行非常稳定、软件设计合理、操作简便易行，并由醒目的输入、输出指示，计时、计数准确，自动化程度高。经该试验台试验出厂的变速器产品质量、产量都有很大提高。