1. 引言
隨著(zhù)微處理器、計算機和數字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。PLC是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置，它的應用面廣、功能強大、使用方便，是當代工業(yè)自動(dòng)化的主要設備之一。【1】PLC已經(jīng)廣泛的應用在各種機械設備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動(dòng)化的應用也得到了迅速的發(fā)展。
卷板機是機械加工中的重要設備，應用范圍廣泛，可廣泛應用于石油、石油化工、制藥、冶金、造紙、電力、食品及輕工等工業(yè)領(lǐng)域。我們研發(fā)的卷板機電氣控制系統具有直觀(guān)性、可靠性和較高的性?xún)r(jià)比，已經(jīng)大量應用在大型船廠(chǎng)和空調加工廠(chǎng)，經(jīng)應用證明具有很好效果，提高工人工作效率，產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。
2. 工藝流程
本文所討論的四輥卷板機上輥旋轉為機械轉動(dòng)，下輥和側輥升降為液壓傳動(dòng)，操作采用電氣集中控制，該機一次上料能完成板料兩端的預變及卷制筒形，弧形工件，還可以對金屬板料進(jìn)行一定的整形和校平工作，有直接預彎，省事、省料之功效，上輥、下輥、側輥兩端固定旋轉編碼器，將輥旋轉次數轉換成六路高速脈沖信號，傳送到PLC實(shí)現邏輯功能。自動(dòng)控制要求主要有方便的任意點(diǎn)位置的定位，機械本體系統參數修整設置，故障診斷提示功能，簡(jiǎn)潔高效的系統操作提示及報警可在操作面板上顯示，系統的啟動(dòng)、停止以及急停可在任何狀態(tài)下進(jìn)行。經(jīng)過(guò)分析，需要六路高速輸入通道，可以采用兩個(gè)性能穩定、成本低廉的西門(mén)子S7-200系列的PLC就可以滿(mǎn)足要求。
3. 控制系統硬件配置
PLC選用S7-200 PLC的型號為CPU226 DC/DC/24輸入/16輸出，自帶4個(gè)兩相高速計數器（30KHz），兩個(gè)RS485接口。
人機界面選用SOLT500D-C彩色觸摸屏，可以與市場(chǎng)上主流PLC廠(chǎng)家的PLC直接通訊（正是由于其兼容性強才決定選用此產(chǎn)品），還可以通過(guò)MODBUS協(xié)議跟單片機直接通訊。SOLCN觸摸屏軟件esol5.8，支持離線(xiàn)模擬功能，在沒(méi)有觸摸屏的情況下，可以在電腦上模擬編輯好的程序，使用起來(lái)非常方便。
4. 控制系統軟件設計及功能
系統的軟件主要由觸摸屏參數設置和流程實(shí)時(shí)檢測及PLC采集現場(chǎng)信息進(jìn)行邏輯控制。觸摸屏軟件主要有系統圖、工藝參數實(shí)時(shí)顯示、參數設置、系統簡(jiǎn)介、報警、診斷等畫(huà)面，這些畫(huà)面可以讓工人直觀(guān)方便的掌握機器運行狀態(tài)，也可以方便用戶(hù)進(jìn)行后期的設備維護。如圖4、圖5、圖6所示部分子畫(huà)面。 
PLC采集現場(chǎng)信號，進(jìn)行邏輯控制，實(shí)時(shí)輸出控制量，達到控制目標。控制系統的邏輯關(guān)系在STEP7—Micro/WINV4.0環(huán)境下設計PLC的梯形圖，實(shí)現邏輯自動(dòng)控制。下面給出部分主要程序的梯形圖。
4.1 PLC 程序設計
本系統需要輸入六路高速計數信號，一個(gè)S7-200 PLC不能滿(mǎn)足要求，通過(guò)兩個(gè)西門(mén)子PLC組網(wǎng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。兩個(gè)PLC組網(wǎng)的通信程序可以由S7-200指令向導的NETR/NETW功能創(chuàng )建，在每個(gè)掃描周期內使用SM0.0即可在主程序中調用此子程序。

（圖1）
旋轉編碼器是高速脈沖信號，PLC低速輸入端口無(wú)法捕捉，必須使用內置高速脈沖信號計數器，圖1中，Network1為從PLC高速計數器HSC0,HSC1,HSC2將接收的旋轉編碼器的脈沖信號傳入主PLC的讀緩沖區VD300,VD304,VD308中,在主PLC中進(jìn)行邏輯控制。Network2為數據在主PLC處理后傳送至從PLC讀緩沖區。

（圖2）
控制系統參數非常重要，如果由于意外突然斷電丟失數據，將會(huì )對生產(chǎn)過(guò)程造成很大的損失，為了防止此類(lèi)情況的發(fā)生，本系統設計了六路高速計數器的掉電保持程序。圖2為從PLC的高速計數器HSC0的掉電保持程序，HSC0的傳輸數據存儲區VD1000在傳遞給主PLC的讀緩沖區同時(shí)傳入存儲區SMD38,置位SMB37，指定高速計數器HSC0。將PLC數據保存在存儲區中。其它高速計數器同樣做此設計。人機中的配方數據寄存器長(cháng)度為32K（32768）字節。斷電保存類(lèi)型。主要用于與PLC指量交換數據，如用于生產(chǎn)工藝控制數據的保存及重新設置等。用戶(hù)必須自動(dòng)計算配方地址的使用情況，不允許重復使用同一地址。【2】

（圖3）
本系統采用了速肯觸摸屏作為人機界面，圖3為觸摸屏控制高速計數器HSC0清零功能，觸摸屏操作的清零按鈕對應的PLC地址M31.0，當觸摸屏按鍵動(dòng)作時(shí)，M31.0的值相應改變，將存儲區SMD38,VD1000清零，SMB37置位，從而實(shí)現了清零效果。觸摸屏的其他功能也是指定相應PLC存儲區地址即可。
4.2觸摸屏畫(huà)面設計

（圖4）

圖4為觸摸屏手動(dòng)狀態(tài)的界面，左側實(shí)時(shí)顯示三個(gè)輥的坐標值，右側為三個(gè)輥坐標的圖形化顯示，下側為油泵電機和主電機的工作狀態(tài)。當按下手動(dòng)按鈕后，觸摸屏界面如圖5所示，三輥的運動(dòng)狀態(tài)變?yōu)樽詣?dòng)鎖定狀態(tài)，不可進(jìn)行手工操作。

（圖5）

在工作過(guò)程中出現任何異常情況，可按操作臺上的急停按鈕進(jìn)入急停狀態(tài)，來(lái)保護現場(chǎng)。外部信號或操作失誤自動(dòng)進(jìn)入報警畫(huà)面，也可手動(dòng)進(jìn)入查看。報警時(shí)外部紅燈點(diǎn)亮，且屏幕上報警菜單閃爍，提示設備故障點(diǎn)。故障排除后自動(dòng)返回。如果出現主電機過(guò)熱，油泵電機過(guò)熱，三輥運動(dòng)超行程時(shí)，也會(huì )自動(dòng)彈出報警界面，如圖6，圖7所示，避免不必要的損失。

（圖6） （圖7）
4.3系統調試
主站PLC RS-485接口與速肯觸摸屏COM0用電纜直接連接通信，兩個(gè)PLC直接設成主站從站后通過(guò)RS-485進(jìn)行通訊。筆記本用PC/PPI電纜線(xiàn)與PLC連接，下裝系統的PLC程序，運用SIEMENS Mananger軟件的在線(xiàn)監控功能，在線(xiàn)監控PLC程序的運行狀態(tài)，完成系統調試。
根據生產(chǎn)的需要，可以對各輥的上行程保護位置設定，直接輸入需要修正的數值。電機啟動(dòng)延時(shí)，（即電機停止后，慣性運行的時(shí)間段）調整時(shí)應 >實(shí)際時(shí)間，單位為100ms。頻敏分離時(shí)間（即電機帶頻敏啟動(dòng)器運行的時(shí)間，根據電機實(shí)際額定速度接近到達時(shí)間而定），調整時(shí)應 <實(shí)際需要時(shí)間，單位為100ms。位置比與跟蹤誤差值修正，默認脈沖/位置比設置為1，自動(dòng)跟蹤誤差設置為1。
5. 結束語(yǔ)
根據WB12N-12X2500卷板機型卷板機的特點(diǎn)進(jìn)行設計的電氣控制系統，具有投資小，安裝調試簡(jiǎn)單，可靠性高，目前該控制系統在多家空調生產(chǎn)廠(chǎng)家，大型船廠(chǎng)等地方，運行穩定可靠，獲得滿(mǎn)意的效果。