基于PC+PLC等離子熔射自動控制系統(tǒng)設(shè)計
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等離子熔射系統(tǒng)由西門子S7-300型PLC作為現(xiàn)場設(shè)備控制核心，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備控制，整個工藝過程動作控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采樣。PLC內(nèi)部程序分為手動控制和自動運行兩個部分，可分別響應(yīng)控制面板上按鈕動作和上位機(jī)發(fā)來的控制指令。
PLC程序采用Step7進(jìn)行設(shè)計，主要過程包括：首先在Step7中建立一個新工程SprayControl，然后插入SIMATIC 300 Station，根據(jù)PLC硬件配置及模板物理安裝位置進(jìn)行硬件組態(tài)。其次插入Simatic PC Station，在其中插入OPC Server和CP5611。在OPC Server的Connections中基于MPI網(wǎng)絡(luò)建立PC Station與Simatic 300 Station之間網(wǎng)絡(luò)連接。MPI網(wǎng)絡(luò)建立成功后，可以在OPC Server中Symbols列表中看到PLC中CPU單元內(nèi)設(shè)計的所有的數(shù)字量、模擬量和數(shù)據(jù)塊等各種變量。基于MPI方式進(jìn)行組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖3所示。最后基于SimaticNet軟件建立名稱Spray的OPC服務(wù)器，這樣就可以通過OPC客戶端程序訪問PLC中變量。
圖3 基于MPI方式組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接圖
PLC中運行程序集中在S7 Program中Blocks里，主要模塊包括系統(tǒng)主控模塊OB1，負(fù)責(zé)調(diào)用其他功能塊等。然后分別設(shè)計針對送粉器控制、工作轉(zhuǎn)臺控制、機(jī)器人故障處理、系統(tǒng)故障處理等功能塊，供主控塊調(diào)用。為了確保PLC程序安全執(zhí)行，必須增加對象塊OB80、OB82、OB85分別實現(xiàn)對模板診斷錯誤和超時錯誤處理，OB121和OB122響應(yīng)同步錯誤。設(shè)計過程中可以按照變量分類或者針對某一功能塊設(shè)計專用數(shù)據(jù)塊，將控制系統(tǒng)中的變量統(tǒng)一分組管理。
4 結(jié)束語
本文開發(fā)了一套基于PC+PLC等離子熔射自動控制系統(tǒng)。經(jīng)過實驗驗證，系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力，能夠適應(yīng)等離子熔射工藝需求，為該工藝由技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力奠定了一定基礎(chǔ)。同時PC作為上位機(jī)提供了良好的人機(jī)界面與有效的系統(tǒng)監(jiān)控和管理，PLC作為下位機(jī)執(zhí)行可靠現(xiàn)場控制，保證了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。該控制系統(tǒng)可以方便地與機(jī)器人、其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者生產(chǎn)線等配套組成等離子熔射系統(tǒng)。
本文作者創(chuàng)新點：本文結(jié)合PC+PLC進(jìn)行等離子熔射控制系統(tǒng)設(shè)計，集成了PLC在惡劣的熔射環(huán)境下性能穩(wěn)定的特點和PC能夠進(jìn)行圖像處理與復(fù)雜算法運算的優(yōu)勢，基于OPC協(xié)議實現(xiàn)PC與PLC之間的通訊，保證了過程控制中多變量信息采集、傳輸和處理的實時性。該自動控制系統(tǒng)為提高等離子熔射皮膜成形性和成形質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。
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