西門(mén)子S7-200PLC在全數(shù)字智能位置控制系統(tǒng)的應(yīng)用

圖1 方向判定流程圖
圖2是編碼器過(guò)零讀數(shù)圖。當(dāng)編碼器由正向過(guò)零時(shí)，在過(guò)零前的讀數(shù)值為8X，過(guò)零后的讀數(shù)值為0X;當(dāng)編碼器反向過(guò)零時(shí)，在過(guò)零前的讀數(shù)值為0X,過(guò)零后的讀數(shù)值為9X，根據(jù)單轉(zhuǎn)絕對(duì)值型編碼器讀數(shù)的這一特征，通過(guò)檢測(cè)過(guò)零前后的變化情況，即可決定累計(jì)圈數(shù)是加一還是減一。

圖2 編碼器過(guò)零前后讀數(shù)示意圖
3.3 簡(jiǎn)單友好的人機(jī)接口功能
TD200文本顯示器是功能比較簡(jiǎn)單的人機(jī)接口設(shè)備，如何把它的功能充分開(kāi)發(fā)出來(lái)，并進(jìn)行合理應(yīng)用，是開(kāi)發(fā)過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。機(jī)械設(shè)備控制點(diǎn)的設(shè)定是在TD200文本顯示器上進(jìn)行的，使用MicroWIN STEP 7 V3.2E編程軟件中的TD200向?qū)В瑸門(mén)D200編程，根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)量，設(shè)定文本顯示的條目數(shù)。在每一條目中，輸入相應(yīng)控制點(diǎn)的漢語(yǔ)顯示文本以及要求確認(rèn)的提示。在S7-200中編制相應(yīng)程序，在TD200上實(shí)時(shí)顯示設(shè)備位置，如果用戶認(rèn)為某一點(diǎn)可作為一個(gè)控制點(diǎn)，只需在TD200上按“ENTER”鍵，PLC把該點(diǎn)的位置讀數(shù)存入內(nèi)存，作為控制點(diǎn)位置比較值，當(dāng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，位置檢測(cè)值等于存儲(chǔ)的比較值時(shí)，對(duì)應(yīng)的Q點(diǎn)輸出一個(gè)控制信號(hào)，控制機(jī)械的啟停或速度。所有控制點(diǎn)均按上述方法設(shè)定。本系統(tǒng)可以根據(jù)需要增加控制點(diǎn)，只需選配相應(yīng)的輸出模塊即可，如不擴(kuò)展，本系統(tǒng)可支持8個(gè)控制點(diǎn)，對(duì)于一般運(yùn)動(dòng)機(jī)械的位控已經(jīng)夠用。
3.4 設(shè)備位置數(shù)據(jù)連續(xù)跟蹤
運(yùn)動(dòng)機(jī)械在整個(gè)行程上，減速機(jī)可能轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈,編碼器也隨動(dòng)同樣的圈數(shù)，PLC必須能夠?qū)θ?shù)進(jìn)行累計(jì)，以在整個(gè)行程上跟蹤運(yùn)動(dòng)位置。現(xiàn)在采用的單圈編碼器加軟件圈數(shù)累計(jì)的方法,兼顧了成本和精度，但存在一個(gè)問(wèn)題，如果在系統(tǒng)掉電時(shí)圈數(shù)的累計(jì)值不能保持，則一旦重新上電，定位就會(huì)產(chǎn)生混亂，設(shè)備可能誤動(dòng)作，不但不能發(fā)揮絕對(duì)值編碼器掉電保持的優(yōu)點(diǎn)，而且后果嚴(yán)重。問(wèn)題的解決是基于S7-224一個(gè)重要功能:CPU224的內(nèi)存掉電保持時(shí)間最小為190小時(shí)，可以保證系統(tǒng)掉電后，圈數(shù)計(jì)數(shù)值不丟失，重新上電后，定位功能不受影響。
3.5 故障判定與保護(hù)
本系統(tǒng)可對(duì)系統(tǒng)本身和機(jī)械設(shè)備的故障類型進(jìn)行判定，不同故障有相應(yīng)的判定規(guī)則:
如PLC判斷機(jī)械為正轉(zhuǎn)，而從機(jī)械的電氣控制回路反饋來(lái)的信號(hào)為反轉(zhuǎn)，則判斷為機(jī)械故障;如PLC的位置讀數(shù)有變化，而從機(jī)械的電氣控制回路反饋來(lái)的信號(hào)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn),則判斷為機(jī)械故障;如PLC的位置讀數(shù)沒(méi)有變化，而從機(jī)械的電氣控制回路反饋來(lái)的信號(hào)有運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)，則判斷為系統(tǒng)故障等。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí), 系統(tǒng)強(qiáng)制用戶設(shè)定的第一個(gè)和最后一個(gè)位置控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Q點(diǎn)輸出高電平，強(qiáng)制設(shè)備停機(jī)。一般推薦這兩個(gè)點(diǎn)為上下極限點(diǎn)。用戶可以屏蔽這一保護(hù)功能。
4.1 徹底解決機(jī)械主令缺陷
與傳統(tǒng)機(jī)械主令控制器比較，數(shù)字化數(shù)據(jù)處理，無(wú)觸點(diǎn)輸出，徹底解決了機(jī)械主令控制器噪音大、精度低、故障多的缺點(diǎn)，成為機(jī)械主令的替代產(chǎn)品。
4.2 系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性
機(jī)械主令控制器控制點(diǎn)數(shù)固定，無(wú)法擴(kuò)展，智能位控系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)可從8點(diǎn)擴(kuò)展到256點(diǎn)。最多可有7個(gè)I/O擴(kuò)展模塊。系列化產(chǎn)品可為設(shè)備量身定做，具有良好的通用性。
4.3 系統(tǒng)具有二次開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的特性
系統(tǒng)軟硬件均具有二次開(kāi)發(fā)與應(yīng)用接口，使用領(lǐng)域不僅局限于最終用戶，而且考慮到本系統(tǒng)用于與其他設(shè)備成套的特殊需求，預(yù)留了與其他機(jī)電設(shè)備的電氣和機(jī)械接口。用戶可以自主改變系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)械。
結(jié)束語(yǔ):該系統(tǒng)已在六項(xiàng)工程項(xiàng)目中使用，累計(jì)使用20套。系統(tǒng)性能穩(wěn)定，工作可靠，近于免維護(hù)狀態(tài)。系統(tǒng)使用范圍廣，具有良好的可移植性和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)定位精度高，在替代機(jī)械式主令控制器后，生產(chǎn)效率和設(shè)備開(kāi)機(jī)率明顯提高;系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話功能簡(jiǎn)單靈活，維護(hù)效率提高。該系統(tǒng)故障率極少，所有信號(hào)處理及聯(lián)鎖控制均由PLC完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，電氣線路簡(jiǎn)捷、可靠，查故障和解決故障的時(shí)間明顯減少，減少了不安全因素，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了工作人員的工作環(huán)境，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。