西门子中国授权代理商-变频器总代理商代理

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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，因此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，就对模具进行分度。

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0.017°。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、开发的方案。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。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) 可以同时开启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)，计数频率20kHz，而且是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=0.017°。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 控制系统合理性和性设计

本轮胎模电火花加工仪虽然测控对象数量不多,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、高性地完的控制任务,同时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性的PLC和传感器，从设备上保证了系统的性;各控制柜在电路上隔离，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
在设备生产单位广泛地使用着高频脉冲开关电源，在电镀，高频脉冲开关电源所使用的传统控制系统已逐渐不能满足控制要求，在控制生产中的不稳定性，故障率多，控制精度不高等弊端日益暴露出来，要改善传统电流的缺点，把为工业生产所设计的PLC引入到高频脉冲开关电源的控制系统中。
2 控制系统的概述
现代，许多工业单位所使用的高频脉冲开关电源的控制系统大都由单片机编程实现控制的，但是，高频脉冲开关电源都是作为金属表面处理用电源，由金属表面处理工艺决定了，环境中必然存在大量的酸碱等腐浊性的气体，造成单片机工作不的致命原因。则用PLC取代单片机控制是势在必行。
2.1工作原理
工作原理框图如图1所示。

三相380V市电经整流，加至由绝缘栅双型晶体管IGBT及纳米变压器组成的逆变主电路，转换成脉宽可调的交流(25KHz)，再经肖特基二管整流器整流，转换成所需的低压直流电。PLC的I/O脉冲输出摸块输出脉冲控制后级大功率开关管IGBT，使低压平滑的直流电通过开关管IGBT的开通与关断而形成脉冲电压/电流输出到负载。脉冲的频率可通过人机操作界面MPT设定不同的数值;本次设计脉冲输出的频率可以分时段输出，即在不同的时间段可设定不同的输出频率，满足生产复杂工艺产品的要求。
3 在高频开关电源中的PLC控制
3.1 硬件配置及控制算法
在设计中，我们采用了OMRON公司的CQM1H--CPU51型的PLC，脉冲I/O板为CQM1H-PLB21型， 实现脉冲输出控制;人机界面选用MPT002-G4X-V1型，实现频率的设置和时间段的设定。选用CQM1-OC222型摸块，作为开关量I/O输出摸块。
在本次设计中, 我们设计了10个工作时间段进行输出控制, 即在生产控制过程中，用户可通过MPT设定输出频率的时间段可以从1-10段之间任意设置，每段的频率可以从10Hz-50KHz任意设置，在工作中MPT将显示电源当前工作的时间段号和电源工作的总时间。PLC控制脉冲输出流程图如图2所示:
3.2 关键步骤梯形图程序设计
在上述的程序设计中，关键的步骤就是怎样控制每个时间段输出不同的频率，在设计中我们采用连续模式从端口1执行脉冲输出，并使用PLC的语句PULS(65)和SPED(64)执行无加速或减速的单相固定占空率脉冲输出。下面将介绍输出控制的步骤:
(1) 设定脉冲输出端口1(CW)。
(2) 将1.6KΩ电阻接入CW和地之间，则输出电沅可为5V-24V。
(3) 端口模式设定(DM6611)简单定位模式(0001)。端口1操作设定(DM6643)为固定占空率。
(4) 设定固定脉冲，PULS(65):设置速度输出，SPED(64)，此端口是无加速/减速功能。
(5) 模式控制，INI(61):停止端口的脉冲输出。读高速记数器PV，PRV(62)读端口的脉冲输出状态

在RAS Server NetBEUI Configuration对话框中选择需要的客户访问类型，然后返回。再为配置TCP/IP，在RAS Server TCP/IP Configuration对话框中，在Allow remote TCP/IP clients to access下，选择希望的方式。选择Use static address pool，在Begin和End域中输入从网络管理员那里申请的两个连续IP地址。Begin地址被分配给服务器的调制解调器，End地址则分配给客户机。选择Allow remote clients to request a predetermined IP address。然后点击OK返回。进行了这些配置之后需要重新启动计算机。之后还需要配置自动启动和允许用户从客户机拨号登录功能。
(2) 配置自动启动
远程访问服务的Startup Type在安装时被设为Manual。需要将其改为Automatic。那么打开Control Panel，双击Services图标，在Services对话框中双击Remote Access Server，在它的对话框中选择Startup Type为Automatic，点击OK返回即可。
(3) 给予客户拨入许可
从Start菜单选择Administrative Tools，从中打开Remote Access Admin程序，在该窗口中的Users菜单上选择Permissions。远程访问许可对话框就打开了。在对话框中确保所以需要作为客户拨入的用户都得到了拨入许可，就可返回。

3.2 客户机的设置(bbbbbbs NT)
对于运行bbbbbbs NT的客户(CIMPLICITY HMI浏览站)，需要安装远程访问服务之后再配置拨号网络。
(1) 安装远程访问服务
同样先打开Control Panel，双击Network图标，在Network对话框中选择Services属性页。点击Add，在Select Network Service对话框中，从服务器列表选择Remote Access Service然后点击OK，计算机就开始安装了。
安装完毕之后，Remote Access Setup对话框会自动打开，选择Configure，Configure Port Usage对话框打开，在其中选择希望的调制解调器的端口用法，一般对于客户机而言，Port Usage的小选项是Dial out only。设置好后返回。再选择Network对其进行配置，在这里需要确保Dial out Protocols选择为NetBEUI和TCP/IP，然后依次返回。
(2) 安装完远程访问服务器后，还需要进一步配置拨号网络选项。先打开My Computer，双击Dial-up Networking图标，为希望连接的远程访问服务器添加一个项，即可。

3.3 客户机的建立(bbbbbbs 95)
对于运行bbbbbbs 95的客户机(CIMPLICITY HMI浏览站)，要保证安装了NetBEUI和TCP/IP协议。步骤:打开Control Panel，双击Network图标，选择Protocols卡片，确保安装了这两个协议。然后配置拨号网络，步骤:打开Control Panel，双击Add/Remove Programs图标，在Add/Remove Programs Properties对话框中选择bbbbbbs Setup卡片，选择Communications，选择Details，在Communications对话框中，选择Dial-up Networking，然后点击OK。在Add/Remove Programs Properties对话框中点击OK。计算机就开始安装拨号网络选项了。安装完毕后，再配置它的属性。先打开My Computer，双击Dial-up Networking图标，为希望连接的远程访问服务器添加一个项。后配置网络属性，先打开Control Panel，双击Network图标，在打开的Network对话框中选择Configuration卡片。选择TCP/IP->Dial-up Adapter并显示其属性，然后做下列工作:
(1) 禁止DNS Configuration
(2) 让Gateway保持空白
(3) 对于WINS Configuration,选择DHCP for WINS Resolution
(4) 选择Obtain and IP address Automatically
(5) 对于Bindings，选择Client for Microsoft Networks
(6) 对于Advanced，选择None
再选择Identification卡片，为计算机输入一个名字，点击OK关闭Network对话框，保存所在的修改。
至此远程访问的客户就建立起来了。

3.4 配置HOSTS文件
由于RAS连接不支持CIMPLICITY HMI工程的广播方式，因此每台计算机(包括服务器和浏览站)的IP地址和结点名都配置到其它计算机的hosts文件中去。例如:在bbbbbbs NT环境下，可以在C:WINNT35system32 driversetc下找到hosts.sam文件，在bbbbbbs95环境下，可以在C:bbbbbbs下找到hosts.sam文件，只需要将hosts文件放在和hosts.sam同样的目录下即可。

4 举例说明
本文采用以下配置作为示例:
服务器:名称为Server61，并配有Microsoft bbbbbbs V4.0，CIMPLICITY HMI服务器软件，调制解调器，以太网IP地址为202.114.1.98，两个连续的IP地址-202.114.1.90和202.114.1.91－用于配置远程访问服务。
客户机:命名为Client62，并配有Microsoft bbbbbbs95，CIMPLICITY HMI浏览站软件，调制解调器。配置图示如图2所示:

图2 系统配置示意图

4.1 测试连接
当从客户端拨入服务器并建立连接后，可以进行如下的测试。
(1) 客户端测试
从客户机上要计算机名测试服务器，如下:
C:bbbbbbS>ping Server61
Pinging Server61 [202.114.1.98] with 32 bytes of data:
Reply from 202.114.1.98: bytes=32 time=103ms TTL=128
Reply from 202.114.1.98: bytes=32 time=101ms TTL=128
Reply from 202.114.1.98: bytes=32 time=99ms TTL=128
C:bbbbbbS
(2) 服务器测试
同理可以从服务器测试客户机，如下:
C:bbbbbbS>ping Client62
Pinging Client62 [202.114.1.91] with 32 bytes of data:
Reply from 202.114.1.91: bytes=32 time<10ms TTL=128
Reply from 202.114.1.91: bytes=32 time=1ms TTL=128
Reply from 202.114.1.91: bytes=32 time=1ms TTL=128
C:bbbbbbS

4.2 从客户机访问CIMPLICITY HMI工程
(1) 浏览一个点
在CimEdit中打开Select A Point浏览器时，Project域是空的，要想浏览服务器上的点需要在Project域中输入服务器的计算机名，如Server61。
(2) 打开一个CimView屏幕
想在客户机上打开一个CimView屏幕而其中使用了非严格格式化的数据点，可以使用/project命令行的选项指明服务器上运行的是希望访问的工程。格式如下:
cimview /project <server> <screen>
这里<server>是服务器计算机名，<screen>是想显示的屏幕的路径名。如:
cimview/project Server61 C:CIMPLICITY HMISCREENS1.CIM

5 结束语
在实际应用中，可能使用bbbbbbs高版本的操作系统，具体的设置步骤差别不大，会为简便。该远程数据访问功能在实际工程得到了应用，效果良好。

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，构成一个控制系统虽然比可编程序控制器(PLC)，但在性、使用与维修的方便性及命方面，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控制则显其优越性:(1)可使事故分散。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，这样利于设备的性。(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。因此本系统采用多台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S→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—→S—→PD-3—→PD-2—→PD-1
(2) 工作结束时，全部设备同时停机。
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，则全部设备同时停机。
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。