基于PLC與觸摸屏的磨皮機控制系統設計
蔣冰華， 涂志威， 王國慶
(三峽大學電氣信息學院，湖北宜昌443002)

摘要：磨皮機的主要作用是通過對銹蝕鋼棒的研磨，達到除銹的目的。該機是由PLC、觸摸屏、機械結構及液壓傳動等部分構成的；文章介紹了磨皮機控制系統的組成，詳細說明了相關硬件及軟件的設計與實現，結果表明，磨皮機控制系統可以有效地提高機械除銹的效率。

關鍵詞：可編程控制器；除銹；控制系統；HITECH觸摸屏

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1003—5060(2009}09—1351—03

    金屬材料制品隨著時間的流逝或環境的影響，會受到不同程度的銹蝕，從而在其表面形成一層氧化鐵皮和鐵銹，這會阻礙金屬制品的正常使用并降低其使用壽命[1]。在現有的除銹方法中，主要有手工法、機械法及化學法等。而磨皮機是專門設計用來對銹蝕鋼棒進行研磨除銹的機械設備。作為機械法除銹的一種設備，磨皮機的進料驅動主要采用電氣方式，而研磨驅動則采用液壓方式。液壓系統可以減小砂輪對鋼棒的沖擊力，使研磨后的鋼棒表面更加光滑[2]。

1 磨皮機控制系統組成

    磨皮機控制系統由可編程控制器、觸摸屏、上料平臺機構、傳送齒輪、4個研磨砂輪、下料平臺機構及傳感器等構成。

    上料機構與料平臺主要負責將鋼棒傳送或卸下傳送機構。傳送機構主要是由2列齒輪構成，工作時，2列齒輪由液壓缸帶動，其中--N齒輪(旋轉砂輪)與鋼棒運行方向垂直，負責使鋼棒旋轉；另一列齒輪(前行砂輪)與運行方向成一角度e，使鋼棒向前運動，如圖1所示。

 

    研磨部分由4個砂輪負責對鋼棒進行粗、中、細的研磨工作。4個砂輪是由液壓系統驅動的。磨皮機液壓傳動系統啟動后，油缸中的液壓油通過油泵，經管道向上輸送，經過A點，液壓油分為5個路徑，分別是上料撥叉缸A，，進料緩沖缸A：，砂輪進給缸A。，出料緩沖缸A。，下料撥叉缸A。。以上料撥叉缸A。為例：壓力油通過三位四通換向閥通路即可進入液壓缸，完成對上料撥叉缸的2 系統硬件設計驅動。

圖2上料撥叉缸示意圖
 

    如圖2示，當愚，電磁閥通電時，三位四通閥工作在左位，即液壓油由戶口流進，通過n口進入液壓缸左腔，推動活塞桿向右運動，回油則經b口進入，通過0口回到油箱。反之，忌z電磁閥通電時，油路變為p、b流進，口、0流出，活塞桿反向運動。通過控制電磁閥即可根據需要實現相應的動作。

2 系統硬件設計

    在該系統中，控制部分采用西門子S7—200系列可編程控制器，對現場磨皮機的動作進行控制[3|，它能夠滿足各種設備的自動化控制需求。由于在觸摸屏畫面中需要設置1次磨皮、2次磨皮、3次磨皮、4次磨皮、進料、出料、停止及運行等，按鈕設置數目較多。因此觸摸屏選擇HITECH PWS3261型，它的畫面空間比較充足，完全符合控制系統的需要[4]。

    在系統中，PLC是控制系統的核心，各種開關量都與PLC的輸入端相連，PI。C輸出端主要與要控制的電磁閥、報警信號等相連。各種邏輯控制全部在PLC內部實現，工作過程能在觸摸屏上動態顯示。其中，涉及傳感器測得的數據經過內部電路轉化為電壓信號，由PLC的擴展模塊EM235輸入，即AIWo[5石]。

    各種邏輯控制全部在PLC內部實現，工作過程能在觸摸屏上動態顯示。其中，涉及傳感器測得的數據經過內部電路轉化為電壓信號，由PLC的擴展模塊EM235輸入，即AIWo[5石]。

3 系統軟件設計

    (1)PLC程序設計。本系統設計的磨皮機PLC控制程序的自動控制程序流程如圖3所示。

圖3自動控制程序流程
 

    為了達到磨皮除銹要求，系統中要求4次磨皮及設置的4個砂輪，需要注意的是圖1中沒有涉及到砂輪1至砂輪4，當上料完成后，本應是通過砂輪1至砂輪4依次對上料進行磨皮，因為流程相同，因此將其整合了[7]。

    (2)觸摸屏畫面設計。使用HITBCH ADP軟件，用于可編程程序控制器的監視與控制，以形象的文字、指示燈、動畫及曲線等形式監視、修改PLC內部寄存器或繼電器的數值及狀態[8].該磨皮機觸摸屏，控制和反應系統的工作狀態及運行狀態。

4 結束語

    本控制系統采用西門子S7-200系列可編程控制器及HITECH ADP觸摸屏，完成對磨皮機除銹的控制，能夠提高除銹質量，加強控制的可靠性，并能克服了繼電-接觸控制系統的不足。

    利用PLC自身可靠性高的優點，實現對磨皮機控制系統的高精度控制，同時觸摸屏的應用還可以使控制系統的運行過程得到直觀監控，提高了控制狀態的可檢測性。