1 系統(tǒng)方案設(shè)計和組成
1.1 系統(tǒng)的組成和工作原理
系統(tǒng)工作時,觸摸屏以界面形式使操作狀態(tài)、當(dāng)前過程值以及連接的PLC的故障可視化,并通過組態(tài)變量建立觸摸屏與PLC的通訊,使觸摸屏上的各項(xiàng)設(shè)定值輸入PLC，同時PLC接收現(xiàn)場各狀態(tài)檢測信號,按預(yù)先編寫的程序?qū)崿F(xiàn)計算和控制輸出功能，從而實(shí)現(xiàn)對拋光機(jī)整個運(yùn)動過程的控制。
1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計
磁流變拋光機(jī)要用自動和手動兩種方式來主要完成主軸轉(zhuǎn)速、擺軸轉(zhuǎn)速、平擺速度、磁場大小、磁流變液和大小的控制和調(diào)節(jié)，同時要對主軸位移和擺軸角度進(jìn)行檢測和控制。當(dāng)主軸向下運(yùn)動時位移傳感器準(zhǔn)確檢測氣缸下降的位置并將信息傳遞給PLC，當(dāng)下降的位移量來達(dá)到觸摸屏要求的位移量時，PLC控制氣缸停止運(yùn)動。主軸轉(zhuǎn)速、擺軸轉(zhuǎn)速、平擺速度及拋光液流量的控制均通過所用的變頻器來實(shí)現(xiàn)，觸摸屏設(shè)定相應(yīng)的量傳遞給PLC，PLC通過程序來控制變頻器從而達(dá)到速度和流量的控制。磁場的控制采用定制的加0-10V外控端的直流穩(wěn)壓電源來實(shí)現(xiàn)，PLC通過擴(kuò)展的模擬量輸出模塊與外控端相連來控制穩(wěn)壓電源的輸出電壓從而磁場強(qiáng)弱的控制。磁流變液也是通過蠕動泵的外控端來進(jìn)行流量的控制。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)控制工藝要求確定所需的I/O口有：有6個數(shù)字輸入口，2個模擬量輸入口，14個數(shù)字輸出口，6個模擬輸出口。PLC應(yīng)具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余20％，以便系統(tǒng)的完善和今后功能擴(kuò)展預(yù)留。所以本系統(tǒng)需要數(shù)字量輸入點(diǎn)為8個，數(shù)字量輸出點(diǎn)為18個。PLC控制系統(tǒng)所需的I/O點(diǎn)總數(shù)在256以下，屬于小型機(jī)的范圍。所以PLC可以選擇西門子公司的S7-200系列的CPU224XP型，該機(jī)具有14個直流輸入點(diǎn)，10個輸出繼電器點(diǎn)，2路模擬量輸入1路模擬量輸出。一個數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222， 8點(diǎn)繼電器輸出。3個模擬量輸出模塊EM232。
觸摸屏選用西門子公司的TP170B color 觸摸屏， 它采用66MHz， 32位的RISC處理器，16色彩色STN屏幕，提供320*240像素，具有配方功能，可與各種主流PLC直接連接，觸摸屏軟件的開發(fā)使用專用組態(tài)工具Wincc flexible 進(jìn)行組態(tài)。在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、磁場電壓、泵流量及各種開關(guān)量的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動、手動操作。
3 觸摸屏界面的組態(tài)
Wincc flexible提供了多種控制器件庫、圖形控件和功能組件,通過組態(tài)出各種顯示和控制功能,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作狀態(tài)、當(dāng)前過程值及故障的可視化，對PLC中的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、記錄、存儲、處理,從而滿足各種監(jiān)控要求。還可為不同的操作人員設(shè)定不同的操作密碼和相應(yīng)的操作權(quán)限,對一些重要參數(shù)設(shè)定訪問權(quán)限,從而保證系統(tǒng)和生產(chǎn)安全。在組態(tài)軟件中創(chuàng)建畫面和信息,并將它們與PLC程序相連。系統(tǒng)中組態(tài)的主要畫面有：
①用戶管理界面組態(tài)。
用戶管理界面中可以為各用戶組態(tài)不同的組和權(quán)限，例如可以組態(tài)用戶為操作員、管理員、工程師等組。管理員權(quán)限最高，擁有所有的操作權(quán)限，管理員組最低，只能進(jìn)行操作不能進(jìn)行任何參數(shù)的修改。工程師組可以訪問“參數(shù)設(shè)置畫面”和輸入設(shè)定值。另外每個用戶登錄時必須輸入正確的密碼才能進(jìn)行相應(yīng)的操作。
②手動和自動畫面。
根據(jù)系統(tǒng)要求，控制系統(tǒng)需要有手動和自動兩種工作方式，因此需要有手動和自動畫面。手動畫面可以手動選擇各個部件的開關(guān)；可以在各自允許的范圍內(nèi)任意設(shè)定參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的無級調(diào)速、磁場的大小、蠕動泵流速的大小。圖2為自動畫面中主軸和平擺的開關(guān)和轉(zhuǎn)速設(shè)定及顯示畫面。自動畫面采用配方功能來實(shí)現(xiàn)加工平面和加工球面兩種工藝，圖3為加工平面的配方視圖，在每一種配方下有設(shè)有幾種參數(shù)，工作時任意選定一種參數(shù)，機(jī)器的各個部件即按照也設(shè)定好的參數(shù)自動運(yùn)行。
③報警畫面。
報警用來指示控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的錯誤事件或操作狀態(tài)，先組態(tài)好報警變量，運(yùn)行時當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時報警指示燈在各個畫面上都會閃爍并在報警視圖中顯示當(dāng)前錯誤事件的信息。
