基于PLC和觸摸屏的砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第3期(總第68期黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)No.32010年9月Journal of Liming Vocational UniversitySept.2010收稿日期:20100625作者簡(jiǎn)介:程永強(qiáng)(1983,男(漢,福建泉州人,黎明職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系助教,碩士,主要從事機(jī)電一體化方面的研究?；赑LC 和觸摸屏的砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程永強(qiáng)(黎明職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系福建泉州362000摘要:分析砌塊成型機(jī)的控制要求,設(shè)計(jì)基于西門(mén)子PLC 和eView 觸摸屏的電氣控制系統(tǒng),介紹硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、軟件的實(shí)現(xiàn)方式及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。提出系統(tǒng)應(yīng)加入半自動(dòng)操作模式,實(shí)現(xiàn)試做磚時(shí)邊做磚邊調(diào)整并保存參數(shù)的功

2、能,采用兩級(jí)工作壓力設(shè)定,使設(shè)備運(yùn)行更平穩(wěn)。設(shè)備投入運(yùn)行后,該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng),大大提高了砌塊成型生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞:砌塊成型機(jī);西門(mén)子PLC ;觸摸屏中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10088075(201003003703近幾年國(guó)家正逐步禁止粘土實(shí)心磚的使用,免燒壓制的空心磚需求量越來(lái)越大,早期制磚設(shè)備的控制系統(tǒng)多為人工操作或者是單片機(jī)控制,可靠性低、故障率高、維護(hù)困難。可編程控制器(PLC 作為一個(gè)新興的工業(yè)控制器,具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備的各個(gè)領(lǐng)域1?；赑LC 控制器

3、的砌塊成型機(jī)自動(dòng)化程度高,可以完全適應(yīng)規(guī)模生產(chǎn),將成為未來(lái)磚機(jī)行業(yè)的主流,對(duì)其進(jìn)行研究具有重要意義。1砌塊成型機(jī)控制要求分析對(duì)砌塊成型機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝過(guò)程進(jìn)行分析,總結(jié)其主要控制要求。(1系統(tǒng)應(yīng)具有手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種操作模式?，F(xiàn)在市面上大部分砌塊成型機(jī)只有手動(dòng)和全自動(dòng)兩種操作模式,手動(dòng)操作模式通常在故障排除及空機(jī)調(diào)試時(shí)使用,全自動(dòng)操作模式則用于正常生產(chǎn)過(guò)程。而半自動(dòng)操作模式主要是在試做磚時(shí)使用。由于試做磚過(guò)程中很多壓力參數(shù)和時(shí)間參數(shù)都要根據(jù)不同磚型和不同原料進(jìn)行調(diào)整,在半自動(dòng)操作模式下可實(shí)現(xiàn)邊做磚邊調(diào)整參數(shù),調(diào)整好后直接保存起來(lái),備用。(2要求各個(gè)動(dòng)作間都要聯(lián)鎖。比如壓頭不在上位、底模不

4、在下位時(shí)不能送料;料車不在后位時(shí),不能降壓頭或升底模;底模不在上位時(shí),不能送板等。(3要求設(shè)備工作平穩(wěn),到位之前有減壓或減速過(guò)程。(4應(yīng)具有良好的人機(jī)界面。通過(guò)界面可以觀察當(dāng)前工作狀態(tài),可以輸入工藝參數(shù),顯示關(guān)鍵工藝參數(shù)。(5系統(tǒng)具備報(bào)警和故障處理功能。2硬件設(shè)計(jì)砌塊成型機(jī)的電氣控制系統(tǒng)主要包括PLC 控制器、觸摸屏、限位開(kāi)關(guān)、電機(jī)和其他低壓元器件。硬件設(shè)計(jì)主要有PLC 和觸摸屏選型、I /O 地址分配和系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。2.1PLC 和觸摸屏選擇根據(jù)控制要求和控制功能的分析,整個(gè)系統(tǒng)共有25個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入、18個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出和1個(gè)模擬量輸出,同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)性和I /O 要有一定的預(yù)留

5、量,PLC 機(jī)型選擇德國(guó)西門(mén)子的S7200系列CPU224XP CN 一臺(tái)及S7200系列模塊EM223CN (16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出一臺(tái)。CPU224XP CN 有14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn),10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn),2個(gè)模擬量輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)。S7200系列具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)異、程序容量較大、運(yùn)行速度快、編程靈活、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)2。黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2010年9月觸摸屏采用eView 系列MT508T 觸摸屏。MT508T 使用EB500組態(tài)軟件編輯,具有多種圖形控件和功能控件,可以設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的人機(jī)界面,PLC 與觸摸屏之間通過(guò)串行接口通訊3。2.2控制系統(tǒng)的I /O 地址分配表1示出了

6、砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)的I /O 地址分配。表1砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)I /O 地址分配 I /O 地址的分配應(yīng)做到使輸入點(diǎn)的順序盡量和輸出點(diǎn)的順序一致,這樣編寫(xiě)程序比較不容易出錯(cuò)。2.3硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)上述控制要求分析和I /O 地址分配,硬件電路的設(shè)計(jì)如圖1(見(jiàn)下頁(yè)所示。圖1中中繼表示中間繼電器,PLC 的輸出通過(guò)中間繼電器隔離保護(hù),以防輸出電磁閥短路造成PLC 的損壞。SB3是三向選擇開(kāi)關(guān),用來(lái)切換手動(dòng)和半自動(dòng)操作模式。全自動(dòng)操作模式是在半自動(dòng)狀態(tài)下,再按自動(dòng)運(yùn)行按鈕SB2。SB7是兩向選擇開(kāi)關(guān),SB5與SB6是十字開(kāi)關(guān)。為了使機(jī)器能平穩(wěn)工作,延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命,所有動(dòng)作皆分為兩級(jí)壓力:工作壓力

7、和減速壓力。其中工作壓力的工作階段由時(shí)間控制,時(shí)間到或行程到則自動(dòng)轉(zhuǎn)入減速壓力工作階段。動(dòng)作開(kāi)始時(shí),啟動(dòng)工作壓力,工作時(shí)間到則轉(zhuǎn)減速壓力直至限位開(kāi)關(guān)到位,結(jié)束該動(dòng)作。液壓系統(tǒng)中采用了壓力比例閥,PLC 通過(guò)模擬量輸出點(diǎn)AQW0輸出0 10V 的電壓值,經(jīng)HNC1085比例驅(qū)動(dòng)板轉(zhuǎn)換為0 800mA 的電流值,從而控制壓力比例閥輸出所需的壓力值。3PLC 程序設(shè)計(jì)圖2為砌塊成型機(jī)的系統(tǒng)主程序。圖2系統(tǒng)主程序根據(jù)對(duì)砌塊成型機(jī)的控制要求分析和硬件電路的原理,按照模塊化的程序設(shè)計(jì)思想,砌塊成型機(jī)的PLC 控制程序主要由以下子程序組成:初始化程序、手動(dòng)程序、半自動(dòng)與全自動(dòng)程序、上位機(jī)顯示及報(bào)警程序和生產(chǎn)

8、參數(shù)處理程序4。其中報(bào)警程序,在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi),正常執(zhí)行的動(dòng)作未能到達(dá)程序指令位,則系統(tǒng)自動(dòng)停止執(zhí)行,經(jīng)PLC 自診斷程序顯示故障原因和故障位置,并閃示報(bào)警。另外,程序設(shè)計(jì)過(guò)程中要全面考慮各個(gè)動(dòng)作之間的互鎖關(guān)系。83第3期程永強(qiáng):基于PLC 和觸摸屏的砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖1硬件電路圖4觸摸屏設(shè)計(jì)觸摸屏在整個(gè)系統(tǒng)所起的作用主要有:(1監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況,顯示各開(kāi)關(guān)量的輸入狀態(tài)和各輸出點(diǎn)的輸出狀態(tài);(2參數(shù)設(shè)置,數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示;(3把不常用的開(kāi)關(guān)量和輸出指示放到屏幕上,省去外圍電路和器件,節(jié)省PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn),從而減小PLC的規(guī)模;(4報(bào)警。電機(jī)故障報(bào)警、誤動(dòng)作報(bào)警、動(dòng)作超時(shí)報(bào)警;(5權(quán)限

9、管理。操作人員只有在開(kāi)機(jī)輸入正確的密碼登錄后,觸摸屏才能進(jìn)入工作狀態(tài),調(diào)試狀態(tài)也要輸入專用的密碼才能進(jìn)入。觸摸屏畫(huà)面主要包括主畫(huà)面、目錄畫(huà)面、參數(shù)設(shè)定畫(huà)面、手動(dòng)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、監(jiān)控畫(huà)面、輸入輸出狀態(tài)畫(huà)面、生產(chǎn)參數(shù)畫(huà)面、工藝參數(shù)庫(kù)畫(huà)面等。主畫(huà)面顯示公司LOGO,密碼登錄框;目錄畫(huà)面顯示余下七個(gè)畫(huà)面的菜單;參數(shù)設(shè)定畫(huà)面用來(lái)設(shè)定各個(gè)動(dòng)作的壓力值和運(yùn)行時(shí)間;報(bào)警畫(huà)面根據(jù)PLC檢測(cè)到的故障逐條顯示報(bào)警信息,一旦跳出報(bào)警畫(huà)面,頁(yè)面就停留在該畫(huà)面,必須在故障排除后才可以切換畫(huà)面;監(jiān)控畫(huà)面直接示出成型機(jī)的結(jié)構(gòu)。成型機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖直觀地顯示設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),每個(gè)動(dòng)作到位后,對(duì)應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)會(huì)閃爍;輸入輸出狀態(tài)畫(huà)面

10、顯示各個(gè)I/O點(diǎn)的ON/OFF狀態(tài);生產(chǎn)參數(shù)畫(huà)面顯示做一板磚的成型周期、振動(dòng)時(shí)間和總的生產(chǎn)次數(shù)等重要生產(chǎn)參數(shù);工藝參數(shù)庫(kù)畫(huà)面如圖3所示。圖3觸摸屏工藝參數(shù)庫(kù)MT508T觸摸屏自帶64K配方記憶卡,工藝參數(shù)庫(kù)畫(huà)面設(shè)計(jì)了一個(gè)出廠值數(shù)據(jù)庫(kù)和三個(gè)用戶數(shù)據(jù)庫(kù),出廠時(shí)預(yù)先在觸摸屏里存儲(chǔ)一套做標(biāo)準(zhǔn)砌塊的參數(shù)值,用戶在生產(chǎn)不同砌塊時(shí),可以分別保存或者調(diào)出三套不同的數(shù)據(jù),(下轉(zhuǎn)第48頁(yè)93黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2010年9月2.校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)高職院校校外實(shí)訓(xùn)基地的建立,可以使學(xué)生在濃厚的職業(yè)氛圍中鍛煉和培養(yǎng)其職業(yè)崗位能力,使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)踐中得以應(yīng)用。如黎明職業(yè)大學(xué)建筑工程技術(shù)專業(yè)依托“建筑工程學(xué)院”和“建

11、筑職教集團(tuán)”,校企雙方深度融合,把所有的校外實(shí)訓(xùn)基地均納入“建筑工程學(xué)院”統(tǒng)一管理,已建立了17個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的校外實(shí)訓(xùn)基地。學(xué)生通過(guò)校外實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行頂崗實(shí)訓(xùn),感受到真實(shí)的職業(yè)氛圍,并進(jìn)行多崗位輪換實(shí)訓(xùn),培養(yǎng)了多崗位復(fù)合的職業(yè)能力,使“多崗一體”的人才培養(yǎng)模式得以實(shí)現(xiàn)。(三頂崗實(shí)訓(xùn)考核管理的規(guī)范建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的頂崗實(shí)訓(xùn)是在實(shí)際工程項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的,和校內(nèi)教學(xué)相比,學(xué)生的作息時(shí)間和學(xué)習(xí)空間都發(fā)生了變化,因此只有加強(qiáng)頂崗實(shí)訓(xùn)管理才能取得良好的效果,才能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的頂崗能力。如黎明職業(yè)大學(xué)建筑工程專業(yè)學(xué)生頂崗實(shí)訓(xùn)由“建筑工程學(xué)院”統(tǒng)籌安排,師資的選配采用學(xué)校指派與聘請(qǐng)企業(yè)指導(dǎo)教師相結(jié)合的方法

12、,以企業(yè)指導(dǎo)老師為主、學(xué)校指導(dǎo)老師為輔進(jìn)行頂崗實(shí)訓(xùn)全過(guò)程指導(dǎo)。頂崗實(shí)訓(xùn)的學(xué)生由“建筑工程學(xué)院”分配到項(xiàng)目部后,指定專門(mén)的企業(yè)指導(dǎo)老師現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)指導(dǎo),并把學(xué)生當(dāng)作企業(yè)的一員,按照企業(yè)的規(guī)章制度進(jìn)行統(tǒng)一管理和日?？己?實(shí)習(xí)學(xué)生較多的項(xiàng)目部還專門(mén)設(shè)置了實(shí)習(xí)生辦公室,為學(xué)生實(shí)訓(xùn)提供了便利條件。按照頂崗實(shí)訓(xùn)任務(wù)書(shū)的要求,對(duì)學(xué)生進(jìn)行多崗輪訓(xùn),根據(jù)“學(xué)生頂崗實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理辦法”和“學(xué)生頂崗實(shí)訓(xùn)考核標(biāo)準(zhǔn)”等進(jìn)行嚴(yán)格考核,確保了頂崗實(shí)訓(xùn)的效果。高職院校只有深刻領(lǐng)會(huì)高職教育理念,以工學(xué)結(jié)合作為人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn),深入調(diào)查區(qū)域經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及其對(duì)人才的要求,才能構(gòu)建符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的人才培養(yǎng)模式。

13、校企深度融合,為人才培養(yǎng)模式實(shí)施提供保障,實(shí)施人才共育,才能解決好高職教育“培養(yǎng)什么人”、“怎樣培養(yǎng)”和“誰(shuí)來(lái)培養(yǎng)”這三個(gè)核心問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1面向21世紀(jì)高等理工科教育教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃工作指導(dǎo)小組.挑戰(zhàn)·探索·實(shí)踐M.北京:航空航天大學(xué)出版社,1999.2張相樂(lè).關(guān)于本科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的思考J.石油教育,2004(1:3334.3彭流枝,林天檖.唯有源頭活水來(lái)泉州市建筑業(yè)勞動(dòng)關(guān)系狀況調(diào)查J.施工企業(yè)管理,2009(2:5759.4王金圳.淺談“項(xiàng)目教學(xué)法”在建筑施工技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用J.黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005(3:4244.(責(zé)任編輯東紅櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐(上接第39頁(yè)當(dāng)用戶不小心把數(shù)據(jù)弄亂了,也可以恢復(fù)出廠值數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)一旦保存到觸摸屏記憶卡里,在斷電狀態(tài)下可以保存半年,方便用戶使用。5結(jié)束語(yǔ)應(yīng)用PLC和觸摸屏進(jìn)行砌塊成型機(jī)控制,充分發(fā)揮PLC功能強(qiáng)大和可靠性高的特點(diǎn)以及觸摸屏操作簡(jiǎn)便、界面友好等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)設(shè)置兩級(jí)壓力使設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),大大延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。用觸摸屏作為顯示終端,制作形象的監(jiān)控畫(huà)面及報(bào)警畫(huà)面,便于操作人員掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),快速處理故障,同時(shí)省去了大量現(xiàn)