用可編程控制器對(duì)龍門(mén)刨床的改造研究10000字

傳統(tǒng)龍門(mén)刨床存在繼電控制線路故障頻發(fā)、生產(chǎn)效率低、加工精度低、操作復(fù)雜等諸多問(wèn)題。本文采用了PLC、觸摸屏和G120C變頻器對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對(duì)龍門(mén)刨床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)、PLC外部接線和系統(tǒng)控制流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了工作臺(tái)主拖動(dòng)系統(tǒng)控制的邏輯關(guān)系，繪制了流程圖。工作臺(tái)主拖動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用G120C變頻器進(jìn)行控制，控制電路通過(guò)PLC進(jìn)行邏輯控制，上位機(jī)采用觸摸屏，能夠?qū)Ω鱾€(gè)工藝工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，方便工作人員操作。改造后的基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定、加工精度高、功能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠、易于維護(hù)，克服了龍門(mén)刨床原控制系統(tǒng)的諸多問(wèn)題，使得龍門(mén)刨床的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提高。 1 2 21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 22龍門(mén)刨床系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 42.1龍門(mén)刨床工藝流程 42.2用可編程控制器對(duì)龍門(mén)刨床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 63用可編程控制器對(duì)龍門(mén)刨床系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 83.2電源模塊 9 9 3.5變頻器 3.6編碼器 4用可編程控制器對(duì)龍門(mén)刨床系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.2控制流程圖 4.3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 5用可編程控制器對(duì)龍門(mén)刨床系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì) 5.1組態(tài)軟件的介紹 24 25的加工精度無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)床的要求，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的要求，昆明機(jī)床廠先后對(duì)B2016A型及B2025型等大型龍門(mén)刨床進(jìn)行改造，修復(fù)并更換了床加工工件的效率。由于PLC以邏輯控制為主，信息處理和調(diào)速器功能相對(duì)薄弱，單獨(dú)還無(wú)法完成對(duì)龍門(mén)刨床的控制。上世紀(jì)90年代，隨著PLC和變頻技術(shù)的發(fā)展，只需在其外圍增設(shè)一些傳感器等檢測(cè)設(shè)備就可以構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)(2,很大程到上世紀(jì)90年代中期，我國(guó)將全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)和PLC成功地應(yīng)用于龍門(mén)刨床電氣系統(tǒng)3]。PLC技術(shù)替換了原來(lái)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了龍門(mén)刨床的主拖動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)，變頻器的性能也逐漸完善，通過(guò)變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，和PLC共同組成了新的控制系統(tǒng)(林俊杰，黃若彤，2021)4]。直到建國(guó)70周年，依據(jù)這些初期階段的成果，本文能設(shè)定更多前瞻性的假設(shè)和探索途徑，深化對(duì)本領(lǐng)域的理解，并促進(jìn)理論與實(shí)務(wù)的進(jìn)一步融合。這些初期發(fā)現(xiàn)所驅(qū)動(dòng)的研究規(guī)劃，將助力提高整個(gè)領(lǐng)域的研究質(zhì)量，加快科學(xué)發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程，并為政策規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和社會(huì)進(jìn)步提供穩(wěn)固的理論支撐與實(shí)踐導(dǎo)向。隨著探究的不斷深入，本文期待能發(fā)現(xiàn)更多深層次的機(jī)制。我國(guó)對(duì)于龍門(mén)刨床的改造已經(jīng)能夠通過(guò)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)刨刀進(jìn)給量的精準(zhǔn)控制，精度可達(dá)0.01mm,1.3本文主要內(nèi)容在造船、汽車(chē)制造行業(yè)中，零件的加工大多需要大型機(jī)械，龍門(mén)刨床在加工這些大型零件時(shí)具有很好的優(yōu)勢(shì)(孫欣然，葉子涵，2017)。龍門(mén)刨床主要結(jié)構(gòu)可分為：底座本文就是在這個(gè)基礎(chǔ)之上，更加精準(zhǔn)的控制主拖動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及垂直、左、右刀架的進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化運(yùn)行(許志遠(yuǎn)，曹(1)旋轉(zhuǎn)編碼器與電機(jī)同軸連接，電機(jī)轉(zhuǎn)一周編碼器向PLC發(fā)送一周的脈沖；(2)使用PLC的高速計(jì)數(shù)器模塊，接受編碼器發(fā)送的脈沖；(3)使用G120C變頻器對(duì)刀架進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)，并由PLC進(jìn)行控制；(4)利用觸摸屏設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)、報(bào)警顯示畫(huà)面；(5)編寫(xiě)PLC程序，能夠控制整個(gè)工藝流程。2龍門(mén)刨床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1龍門(mén)刨床工藝流程臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。龍門(mén)刨床主拖動(dòng)運(yùn)行曲線如圖2-1所示：(1)0~t1龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)啟動(dòng)，工作臺(tái)慢速前進(jìn)，垂直刀架，左右刀架進(jìn)給(3)t2~t3工件加工完成，工作臺(tái)減速換向；(4)t3~t4垂直刀架電磁閥開(kāi)，防止刨刀劃傷工件，工作臺(tái)快速后退；(5)t4~t5工作臺(tái)后退減速，到初始位置，準(zhǔn)備下一步加工。控制，控制系統(tǒng)復(fù)雜，維修困難，基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)采用變頻器的多段調(diào)速功能實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門(mén)刨床的速度調(diào)節(jié)，由PLC進(jìn)行邏輯控制，操作體現(xiàn)工作臺(tái)的動(dòng)作設(shè)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種工作方式，科學(xué)研究的復(fù)雜性日益顯著,單一學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備已不足以全面解析問(wèn)題。因此，加強(qiáng)跨學(xué)科的合作與交流變得尤為重要。整合各學(xué)科的專(zhuān)業(yè)見(jiàn)解、探究途徑與技術(shù)資源，研究者們能更高效地應(yīng)對(duì)科學(xué)難題，發(fā)掘更具綜合性和系統(tǒng)性的解決之道?？鐚W(xué)科合作不僅加速了新理論、新技術(shù)與新應(yīng)用的產(chǎn)生，還為科研人員提供了更廣闊的視野和多元化的思維框架。其中手動(dòng)控制通過(guò)控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整工作臺(tái)位置；自動(dòng)控制則是以PLC、變頻器和編碼器為核心，配合各按鈕、加在工作臺(tái)兩端相應(yīng)位置的限位開(kāi)關(guān)、保護(hù)行龍門(mén)刨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指左右刀架、垂直刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，各刀架有慢速進(jìn)給和快速退出兩種工作狀態(tài)。各刀架慢速進(jìn)給工作臺(tái)前進(jìn)，刨刀加工工件；各刀架快速退龍門(mén)刨床的輔助運(yùn)動(dòng)是指橫梁的夾緊放松、上下移動(dòng)和抬刀等動(dòng)作。這些動(dòng)作都與進(jìn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)配合，并通過(guò)PLC編寫(xiě)的程序來(lái)門(mén)刨床工作臺(tái)工藝流程如圖2-2所示：開(kāi)始返回NYYNNYYNY本設(shè)計(jì)通過(guò)使用西門(mén)子的PLC對(duì)龍門(mén)刨床的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行邏輯控制，通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)、左側(cè)刀架、右側(cè)刀架和垂直刀架的控制，結(jié)合PLC程序?qū)崿F(xiàn)刀架的進(jìn)給、抬刀、退刀和快速移動(dòng)，橫梁的夾緊、放松、升降，工作臺(tái)的步進(jìn)、步退，油泵、風(fēng)機(jī)的啟停等功能，能夠提高龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和龍門(mén)刨床的工本設(shè)計(jì)還采用觸摸屏技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門(mén)刨床左右刀架進(jìn)給量的控制和對(duì)主拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)、垂直刀架工作狀態(tài)的監(jiān)控，這些新發(fā)現(xiàn)為后續(xù)的研究趨勢(shì)提供了指導(dǎo)，突出了理論探索與實(shí)證研究相結(jié)合的重要性。本研究不僅確認(rèn)了現(xiàn)有理論架構(gòu)的有效性，還揭示了實(shí)際操作中可能遇到的阻礙與制約，為后續(xù)研究提供了寶貴的參考點(diǎn)。研究成果為解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提供了實(shí)用的方法和策略，促進(jìn)了理論知識(shí)向?qū)嵺`應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，提升了決策的科學(xué)性和合理性。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)龍門(mén)刨床工藝流程的信號(hào)顯示和故障報(bào)警，包括油泵、風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)故障(彭陽(yáng)春，宋美琳，2017)。這樣，這在一定水平上揭露對(duì)于故障維修工作的進(jìn)展將會(huì)非常有利，維修人員能夠第一時(shí)間得知故障來(lái)源，大大節(jié)省了維修時(shí)間，進(jìn)一步提高了龍門(mén)刨床的工作效率。改造后的龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示(余婷婷，李家豪，2017):圖2-3控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖3基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)上，對(duì)于控制器，本系統(tǒng)選用了西門(mén)子1200系列的PLC,此控制器性能較好，可以滿(mǎn)足龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的需要，G120C變頻器選用了西門(mén)子MM440PLC使用靈活，通用性強(qiáng)，可靠性高，具有強(qiáng)大的編程控制能力。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程的邏輯控制。而對(duì)于龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則要根據(jù)實(shí)際的工藝需求來(lái)選擇(1)現(xiàn)場(chǎng)控制I/O點(diǎn)數(shù)較多，要有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能；(2)高速計(jì)數(shù)器的使用簡(jiǎn)化，容易操作；(3)高速脈沖定位控制系統(tǒng)完善；(4)串口模塊，模擬量模擬分辨率高；(5)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和快速響應(yīng)，可靠性要高。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所使用的I/O點(diǎn)數(shù)較多，需要控制器具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，且要求控制器支持PROFINET協(xié)議。參考表3-1并根據(jù)龍門(mén)刨床的工藝需求選用西門(mén)子1215C型號(hào)點(diǎn)數(shù)8點(diǎn)輸入/6點(diǎn)輸出8點(diǎn)輸入/6點(diǎn)輸出14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出入02路輸入2路輸入/2路輸出儲(chǔ)空間75KB工作存儲(chǔ)器125KB工作存儲(chǔ)器2個(gè)2個(gè)3個(gè)一個(gè)RS-485接口一個(gè)以太網(wǎng)通訊端□兩個(gè)以太網(wǎng)通訊端口訊3.2電源模塊為24V,額定功率為150W,可以滿(mǎn)足本龍門(mén)刨床系統(tǒng)的需求。本系統(tǒng)的數(shù)字量輸入為44個(gè)I/O點(diǎn)；數(shù)字量輸出為24個(gè)I/O點(diǎn)；模擬量輸入為3個(gè)I/O點(diǎn)。由于輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)較多，需要在原本的PLC上加三個(gè)擴(kuò)展模塊，其中兩個(gè)SM1223模塊，一個(gè)SM1221模塊。詳細(xì)I/O點(diǎn)設(shè)計(jì)如表3-2所示(呂潔琳，謝數(shù)字量輸出工作臺(tái)啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行垂直刀架進(jìn)到位移工作臺(tái)停止系統(tǒng)故障左側(cè)刀架進(jìn)刀位移右側(cè)刀架進(jìn)刀位移工作臺(tái)前進(jìn)極限左側(cè)刀架上升工作臺(tái)后退極限左側(cè)刀架下降工作臺(tái)前進(jìn)換向右側(cè)刀架上升工作臺(tái)后退換向右側(cè)刀架下降橫梁上升控制橫梁下降控制左側(cè)刀架下移油泵控制左側(cè)刀架快速移動(dòng)風(fēng)機(jī)控制垂直刀架抬頭右側(cè)刀架下移垂直刀架低頭右側(cè)刀架快速移動(dòng)左側(cè)刀架抬頭左側(cè)刀架低頭垂直刀架前移右側(cè)刀架抬頭垂直刀架快速移動(dòng)右側(cè)刀架低頭油泵電機(jī)故障油壓開(kāi)關(guān)急停油泵啟動(dòng)油泵停止風(fēng)機(jī)啟動(dòng)硬件設(shè)計(jì)組態(tài)完成后，需將PLC接入工業(yè)以太網(wǎng)，建立通訊，具體詳情如圖3-1接口連接到子網(wǎng)：PNE_1添加新子網(wǎng)IP地址：子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0□使用路由器○設(shè)備中直接設(shè)定IP地址轉(zhuǎn)換的名稱(chēng)：設(shè)備編號(hào)：xn-jcr2a900fv7eloob8mcit2d0的情況下仍能移動(dòng)到目的地位置，從而選擇了高矢量控制系統(tǒng)的變頻器(魏子和，朱思度。本設(shè)計(jì)采用MM440變頻器的多段調(diào)速功能，具體參數(shù)設(shè)置如表3-3所示(袁文昊，胡佳琪，2017):表3-3變頻器多段調(diào)速參數(shù)設(shè)置具體功能567810Hz的固定頻率15Hz的固定頻率20Hz的固定頻率25Hz的固定頻率以用PLC的高速計(jì)數(shù)模塊計(jì)算脈沖數(shù)，這在某種程度上揭露當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以由根據(jù)刨床技術(shù)數(shù)據(jù)要求選用電源電壓為DC12V~24V,晶體管PNP集電極輸出，A、B兩相輸出的E6B2-CWZ5B型的旋轉(zhuǎn)增量編碼器，分辨率為1000P/R。PLC的高速計(jì)數(shù)器用來(lái)接收編碼器發(fā)出的脈沖。高速計(jì)數(shù)器的使用首先要在設(shè)備組態(tài)中選中PLC,的高速計(jì)數(shù)器輸入輸出脈沖頻率最大為100KHz,由于本設(shè)計(jì)使用PLC的三個(gè)高速計(jì)數(shù)模塊的工作模式為A/B相計(jì)數(shù)，可測(cè)量的最大脈沖頻率為30KHz,這在某種程度上體現(xiàn)了所以在PLC的硬件屬性中還需將數(shù)字量輸入通道0到通道6的輸入濾波器輸入濾波器時(shí)間4基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件配置主要包括了CPU選型、I/O□的配置等工作。打開(kāi)軟件，單擊創(chuàng)建新項(xiàng)目。創(chuàng)建完成后雙擊“添加新設(shè)備”,根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的CPU點(diǎn)擊確定，畫(huà)面如圖4-1所示：下一步，雙擊CPU,添加設(shè)計(jì)時(shí)選擇的硬件模塊，依次添加2塊數(shù)字量輸入/輸出模塊SM1223、1塊數(shù)字量輸入模塊SM1221。如圖4-2所示：Rack_o.10變量系統(tǒng)常數(shù)"硬件組態(tài)完成后可根據(jù)實(shí)際控制要求確定I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型及地址分配。并在“名稱(chēng)”處對(duì)該處進(jìn)行注釋。表見(jiàn)附錄1。4.2控制流程圖龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)啟動(dòng)，工作臺(tái)慢速前進(jìn)，到達(dá)加速位置工作臺(tái)勻速前進(jìn)，刨刀加工工作，到達(dá)減速位置，工作臺(tái)減速前進(jìn)，到達(dá)換向位置，刨刀抬起，工作臺(tái)返回，到達(dá)減速位置，工作臺(tái)減速，到達(dá)換向位置刨刀落下，工作臺(tái)繼續(xù)工作。系統(tǒng)控制流YNYNYN文獻(xiàn)中相似研究的設(shè)計(jì)及成果，進(jìn)一步突出了本設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處及其對(duì)領(lǐng)域的推動(dòng)作用。這在一定程度上體現(xiàn)系統(tǒng)的編寫(xiě)語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)清晰的梯形圖。龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的主程序包括(孟曉婷，王建業(yè)，2017):風(fēng)機(jī)油泵運(yùn)行程序、手動(dòng)控制程序、刀架電磁閥控制程序、刀架進(jìn)給控制程序。油泵風(fēng)機(jī)控制程序如圖4-4所示："系統(tǒng)運(yùn)行“油泵啟動(dòng)油泵控制"油泵停止油泵電機(jī)故障“油泵控制”“油壓開(kāi)關(guān)”"系統(tǒng)運(yùn)行"風(fēng)機(jī)啟動(dòng)"風(fēng)機(jī)停止"風(fēng)機(jī)控制"風(fēng)機(jī)控制工作臺(tái)手動(dòng)控制程序如圖4-5所示：工作臺(tái)前進(jìn)極限“工作臺(tái)電機(jī)故障”工作臺(tái)后退極限"工作臺(tái)電機(jī)故障“橫梁下降控制“橫梁上升控制”“橫梁上升控制“橫梁下降控制"工作臺(tái)步進(jìn)主電機(jī)正轉(zhuǎn)""工作臺(tái)步退"系統(tǒng)運(yùn)行高速計(jì)數(shù)脈沖選用A/B相交叉的工作模式，當(dāng)實(shí)際值與參考值相等時(shí)產(chǎn)生中斷計(jì)數(shù)類(lèi)型：計(jì)數(shù)事件組態(tài)如圖4-7所示：10所示：?為計(jì)數(shù)器值等于參考值這一事件生成中斷。事件名稱(chēng)：:計(jì)數(shù)器值等于參考值1(2)硬件中斷：:hsc1_垂直刀架圖4-7事件組態(tài)輸入分配如圖4-8所示：時(shí)鐘發(fā)生器A的輸入：%10.0100kHz板載輸入100kHz板載輸入圖4-8硬件輸入通過(guò)高速計(jì)數(shù)器對(duì)龍門(mén)刨床垂直刀架進(jìn)給控制程序如圖4-9所示：移輸入開(kāi)始一RV“系統(tǒng)運(yùn)行圖4-9高速計(jì)數(shù)器程序當(dāng)龍門(mén)刨床工作臺(tái)在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止刨刀損壞切削過(guò)的工件，造成加工精度的不準(zhǔn)，需要控制電磁閥的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直刀架的抬頭和低頭。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)前進(jìn)時(shí)，電磁閥關(guān)，垂直刀架低頭，刨刀加工工件(李晨曦，劉佳韻，2017);當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)后退時(shí)，電磁閥開(kāi)，垂直刀架抬頭，防止刨刀刮碰工件。程序如圖4-"垂直刀架抬頭工作臺(tái)前進(jìn)換向"垂直刀架低頭"垂直刀架抬頭"工作臺(tái)后退換向"工作臺(tái)后退換向“系統(tǒng)運(yùn)行”"垂直刀架低頭"垂直刀架低頭"垂直刀架抬頭工作臺(tái)自動(dòng)控制程序如圖4-11所示："系統(tǒng)運(yùn)行"工作臺(tái)前進(jìn)換向觸摸屏后退"工作臺(tái)后退自動(dòng)控制后退"自動(dòng)控制前進(jìn)自動(dòng)控制前進(jìn)"工作臺(tái)后退換向“觸摸屏前進(jìn)"自動(dòng)控制前進(jìn)“自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速"自動(dòng)后退時(shí)減速"自動(dòng)控制前進(jìn)“自動(dòng)控制后退”“自動(dòng)控制前進(jìn)自動(dòng)控制后退自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速控制”自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速“主電機(jī)慢速”WQ0.4主電機(jī)快速*XM2.4速退快速5基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)PN具有觸屏操作，一個(gè)PROFINET端口。龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)中的各個(gè)部分都能在HMI體現(xiàn)出來(lái)(胡逸凡，周曉晨，2017)。這在一定水平上揭露HMI操作簡(jiǎn)單、界面直觀，且與PLC的數(shù)據(jù)同步、采集方便，相對(duì)于其他工業(yè)上常用的組態(tài)軟件HMI更適合于龍門(mén)刨床觸摸屏的設(shè)計(jì)。觸摸屏和PLC的通訊首先要在硬件組態(tài)時(shí)將PLC和觸摸屏的IP地址設(shè)置在同一網(wǎng)段，并通過(guò)PROFINET接口連接，其次還要進(jìn)行HMI連接，否則PLC和觸摸屏之間還無(wú)法進(jìn)行變量交換，連接建立完成后可在HMI“連接”中查看。具體信息如圖5-1所示：PROFINET接口[X1]以太網(wǎng)地址子網(wǎng)：PN/E_1 □使用路由器2Connection_1血HM連接_1PLC_1<<ⅢⅢ>>區(qū)域指針5.3變量數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與控制器的數(shù)據(jù)交換。變量數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著PLC和觸摸屏觸摸屏每隔一段時(shí)間采集PLC的變量數(shù)據(jù)，觸摸屏可通過(guò)采集到的變基礎(chǔ)上持續(xù)拓展，拓寬知識(shí)領(lǐng)域，解決更多未解之謎。并通過(guò)按鈕控制PLC程序的的內(nèi)部變量負(fù)責(zé)畫(huà)面的切換，其特點(diǎn)就是與PLC沒(méi)有連接。本系統(tǒng)變量數(shù)據(jù)庫(kù)如表HMI變量名PLC變量名數(shù)據(jù)類(lèi)型采集時(shí)間工作臺(tái)啟動(dòng)HMI_連接_1工作臺(tái)啟動(dòng)工作臺(tái)停止HMI_連接_1工作臺(tái)停止HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)極限HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)極限工作臺(tái)后退極限HMI_連接_1工作臺(tái)后退極限工作臺(tái)前進(jìn)換向HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)換向工作臺(tái)后退換向HMI_連接_1工作臺(tái)后退換向HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1左側(cè)刀架下移HMI_連接_1左側(cè)刀架下移左側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1左側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1右側(cè)刀架下移HMI_連接_1右側(cè)刀架下移右側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1右側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1垂直刀架前移HMI_連接_1垂直刀架前移垂直刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1垂直刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1工作臺(tái)電機(jī)故障HMI_連接_1工作臺(tái)電機(jī)故障HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1油泵電機(jī)故障HMI_連接_1油泵電機(jī)故障HMI_連接_1油壓開(kāi)關(guān)HMI_連接_1油壓開(kāi)關(guān)故障復(fù)位HMI_連接_1故障復(fù)位急停HMI_連接_1急停系統(tǒng)運(yùn)行HMI_連接_1系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)故障HMI_連接_1系統(tǒng)故障HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1左側(cè)刀架上升HMI_連接_1左側(cè)刀架上升左側(cè)刀架下降HMI_連接_1左側(cè)刀架下降右側(cè)刀架上升HMI_連接_1右側(cè)刀架上升右側(cè)刀架下降HMI_連接_1右側(cè)刀架下降HMI_連接_1HMI_連接_1橫梁上升控制HMI_連接_1橫梁上升控制橫梁下降控制HMI_連接_1橫梁下降控制油泵控制HMI_連接_1油泵控制風(fēng)機(jī)控制HMI_連接_1風(fēng)機(jī)控制垂直刀架抬頭HMI_連接_1垂直刀架抬頭垂直刀架低頭HMI_連接_1垂直刀架低頭左側(cè)刀架抬頭HMI_連接_1左側(cè)刀架抬頭左側(cè)刀架低頭HMI_連接_1左側(cè)刀架低頭右側(cè)刀架抬頭HMI_連接_1右側(cè)刀架抬頭右側(cè)刀架低頭HMI_連接_1右側(cè)刀架低頭風(fēng)機(jī)啟動(dòng)HMI_連接_1風(fēng)機(jī)啟動(dòng)HMI_連接_1左側(cè)刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1左側(cè)刀架進(jìn)刀位移右側(cè)刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1右側(cè)刀架進(jìn)刀位移垂直刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1垂直刀架進(jìn)刀位移急停指示HMI_連接_1急停指示系統(tǒng)測(cè)試是為了保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。主要包括程序測(cè)試和HMI測(cè)試，系統(tǒng)5.4.1程序測(cè)試本設(shè)計(jì)的程序編寫(xiě)采用TIAPortalV14,所以使用S7-PLCSIMV14仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試。首先將編寫(xiě)的程序下載到虛擬PLC中，啟動(dòng)PLC并打開(kāi)監(jiān)控表對(duì)龍門(mén)也可以通過(guò)將監(jiān)控表中的系統(tǒng)啟動(dòng)、工作臺(tái)前進(jìn)、后退等置為1、0來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的通垂直刀架垂直刀架進(jìn)給量10后退顯示左側(cè)刀架上升顯示快速移動(dòng)右側(cè)刀架快速移動(dòng)原點(diǎn)位置左側(cè)刀架原點(diǎn)位置右側(cè)刀架原點(diǎn)位置下降顯示上升顯示快速移動(dòng)前進(jìn)顯示下降顯示下限位下限位圖5-2刀架進(jìn)給量報(bào)警畫(huà)面如圖5-3所示：前進(jìn)限位●圖5-3報(bào)警顯示畫(huà)面5.4.3小結(jié)本文對(duì)龍門(mén)刨床控制的系統(tǒng)做出了較為完善的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要采用了西門(mén)子模擬控制效果。同時(shí)本設(shè)計(jì)還使用了編碼器、變頻器、電磁閥、油泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，當(dāng)使用者在觸摸屏上輸入垂直刀架、左右刀架進(jìn)給量后通過(guò)以太網(wǎng)把信息傳送到PLC上，旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)發(fā)送脈沖到PLC的高速計(jì)數(shù)器，此時(shí)PLC自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)并控制G120C變頻器調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)刀架進(jìn)給速度和位移的控制(陳嘉懿，劉雅琪，2017)。同時(shí)，PLC還對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，從這些條件可以體會(huì)到系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，報(bào)警燈會(huì)自動(dòng)亮起，在觸摸屏上會(huì)顯示故障位置，以及故障原因，操作人員可以根據(jù)觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)快速鎖定問(wèn)題來(lái)源，第一時(shí)間進(jìn)行處理，提高了龍門(mén)刨床運(yùn)行的效率(高天俊，孫慧妍，2017)。對(duì)龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的測(cè)試主要有五個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)自動(dòng)控制環(huán)節(jié)：通過(guò)給定的刀架進(jìn)給參數(shù)，對(duì)龍門(mén)刨床刀架的進(jìn)給量進(jìn)行控制；第二個(gè)手動(dòng)控制環(huán)節(jié)：手動(dòng)控制工作臺(tái)的前進(jìn)、后退；第三個(gè)油泵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)；第四個(gè)參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)：這里我們可以設(shè)定不同的參數(shù)，某種意義上揭示了查看龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；第五個(gè)故障報(bào)警顯示環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，可以安全有效的對(duì)刨床工件進(jìn)行加工，提高了生產(chǎn)效率，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可行(郭旭東，韓夢(mèng)潔，2017)。6結(jié)束語(yǔ)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)也更加智能化、自動(dòng)化。本文依托西門(mén)子1200系列的控制器，采用了G120C變頻器，充分考慮了龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，根據(jù)龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的工藝要求，并通過(guò)G120C變頻器、編碼器、控制器等設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)了龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中龍門(mén)刨床的垂直刀架、左右刀架電機(jī)均與G120C變頻器相連，其次結(jié)合旋轉(zhuǎn)增量式編碼器、變頻器和PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)刀架進(jìn)給量進(jìn)行控制?；贕120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了各個(gè)刀架進(jìn)給量控制程序，利用觸摸屏進(jìn)行操作，簡(jiǎn)化了操作流程。觸摸屏畫(huà)面顯示龍門(mén)刨床改造后的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，更好的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。采用本系統(tǒng)進(jìn)行龍門(mén)刨床的工件加工，不僅提高了工作效率，還符合工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，提高了工廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文的基于G120C變頻器的龍門(mén)刨床多段速控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在仿真中可以實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能，但是由于此龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，缺少工程經(jīng)驗(yàn)，在與工廠中其他設(shè)備協(xié)同工作時(shí)可能會(huì)存在一定的局限性。當(dāng)今社會(huì)大數(shù)據(jù)、