應(yīng)用現(xiàn)場總線和伺服控制實現(xiàn)裁斷精度的控制系統(tǒng)
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軟件設(shè)計及分析
本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括三大部分：
l plc控制程序和plc 和位置控制器clm的通信程序的設(shè)計，其中包括系統(tǒng) profibus-dp網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、系統(tǒng)硬件組態(tài)、控制程序設(shè)計等;
l 力士樂位置控制器裁斷伺服控制程序;
l 監(jiān)控程序的設(shè)計，主要包括系統(tǒng)運行需要的監(jiān)控主界面、裁斷控制界面、報表生成和數(shù)據(jù)查詢界面等人機界面的設(shè)計。
plc控制程序設(shè)計
系統(tǒng)中以西門子s7-315-2dp作為profibus現(xiàn)場總線主站提供與力士樂位置控制器clm直接而便利的高速循環(huán)通信服務(wù)，通訊速率高、控制適時性好、抗干擾能力強且編程簡單。在plc編程軟件step7中導(dǎo)入位置控制器clm設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件（in2_04eb.gsd），完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為位置控制器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與控制器參數(shù)中設(shè)置的相同，在組織塊ob中選用sfc14“dprd_dat”，sfc15“dpwr_ dat”系統(tǒng)功能塊向位置控制器接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù)。
在位置控制器參數(shù)b007中設(shè)置與主站的總線通訊率，參數(shù)b008中設(shè)置從站網(wǎng)絡(luò)地址，并選擇參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象（ppo）類型，這樣系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備與plc之間通過profibus-dp總線可以完成數(shù)據(jù)的讀寫和控制數(shù)據(jù)的傳輸，如控制字、狀態(tài)字、給定值和實際值等。除過程數(shù)據(jù)外，profibus-dp也傳輸傳動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和診斷信號。
plc根據(jù)聯(lián)動線的運行速度、操作指令及裁斷裝置的狀態(tài)對皮帶、刀架進行協(xié)調(diào)控制。胎面在兩條運輸帶之間的貯存量使傳感器產(chǎn)生相應(yīng)模擬量輸出信號，并與前段運輸帶的速度綜合起來按照一定的算法決定裁斷皮帶的運行速度，從而通過plc相應(yīng)地改變速度使運輸帶協(xié)調(diào)平穩(wěn)運行。用戶根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)需要相應(yīng)設(shè)置胎面裁斷長度等參數(shù)，通過總線完成plc與位置控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
位置控制器clm的伺服程序設(shè)計
力士樂位置控制器clm是一種緊湊型、模塊化二/四軸數(shù)控系統(tǒng)，直接驅(qū)動力士樂dkc伺服驅(qū)動器完成交流伺服電機的精確定位運行，本系統(tǒng)中二套力士樂dkc伺服驅(qū)動器分別完成傳送帶定長傳送和裁斷刀架橫移的控制。位置控制器帶有豐富的指令集，可在其操作面板或裝有編程軟件（motionmanger）的計算機上完成控制程序的編寫。
裁斷伺服控制程序框圖如圖3所示，程序主要由總線通訊、傳送皮帶控制和裁斷刀架控制三部分組成?？刂破髋cplc之間控制和狀態(tài)信息的傳送由總線通訊程序完成，控制器接收plc傳送的控制信息如速度值、長度值和操作指令等，同時將運行狀態(tài)信息傳送給plc進行分析、顯示;傳送帶控制程序完成傳送帶伺服電機運行的速度和位置控制，進行胎面裁斷的精確定長和平穩(wěn)快速運行;裁斷刀架控制程序完成裁斷刀架橫向移動切割和其輔助裝置的控制，保證裁刀動作的正常執(zhí)行，得到較好的切割端面。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/331236.htm
圖3 伺服控制程序框圖
監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)以plc為第一主站和以工業(yè)pc為第二主站，其中工業(yè)pc作為上位機，提供良好的人機交互環(huán)境，實現(xiàn)對整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理和監(jiān)控，并實現(xiàn)連接到車間級intranet網(wǎng)絡(luò)。第一主站（主控plc）是整個胎面生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集和處理，以及控制信號的發(fā)送與工業(yè)pc的通訊，以便于操作人員監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備。整個系統(tǒng)的操作、工作狀態(tài)及測量分析結(jié)果在工業(yè)pc上進行圖形顯示監(jiān)控，通過現(xiàn)場總線由plc上傳相關(guān)數(shù)據(jù)信息，處理系統(tǒng)報警，存儲歷史數(shù)據(jù)，生成各類報表，并進行圖形顯示及人機對話，向plc下傳相關(guān)控制命令，從而實現(xiàn)監(jiān)控計算機與現(xiàn)場設(shè)備之間的信息管理。
裁斷控制人機界面采用tp270觸摸屏，通過profibus總線與plc主機連接。對于觸摸屏的編程，采用西門子公司提供的protool/procs組態(tài)軟件進行編程組態(tài)。protool/procs完整的圖形用戶界面加上軟件本身自帶的項目組態(tài)向?qū)г试S用戶方便地創(chuàng)建面向?qū)ο?、基于符號的各種項目。在protool/procs中界面上的操作單元與執(zhí)行器之間通過plc利用變量進行通訊，即在hmi可以直接讀或?qū)懙膒lc上的存儲地址。軟件設(shè)計思想是在完成基本人機交互功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套讓操作者能夠自學(xué)習(xí)操作規(guī)程的軟件系統(tǒng)。通過人機界面，操作者即能設(shè)置一些基本的參數(shù)，如定長值、誤差調(diào)整、裁斷次數(shù)等，也可以監(jiān)測系統(tǒng)的報警狀態(tài)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的操作規(guī)范以及密碼設(shè)置等。自動運行按照設(shè)備設(shè)計的動作流程進行自動運行控制時，一些需要調(diào)整的參數(shù)，如速度、位置等可以方便的在觸摸屏上進行調(diào)整、修定。異常停止當(dāng)定位模塊、伺服驅(qū)動器、行程開關(guān)以及機器異常時伺服馬達都應(yīng)該立即停止運轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生異常碼顯示在觸摸屏上，以便維修人員及時了解發(fā)生的問題。
結(jié)語
本控制系統(tǒng)充分利用了plc、profibus現(xiàn)場總線技術(shù)和伺服控制等先進技術(shù)，系統(tǒng)采用分布式開放結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度快，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡單規(guī)范。定長裁斷系統(tǒng)設(shè)計完成后已在多家全鋼子午輪胎生產(chǎn)線中投入使用，控制精度達到±1mm，實踐證明該套基于profibus-dp現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)安全可靠，故障率低，產(chǎn)品完全滿足下道工序的高標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較高的生產(chǎn)和管理自動化水平，提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。
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