引言

隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷發(fā)展和提高,現代的企業(yè)工業(yè)生產分工越來越細化,流水線生產已成為企業(yè)生產環(huán)節(jié)一種重要的生產模式,運料小車在這種環(huán)境下應運而生,已成為企業(yè)生產工業(yè)運料的主要設備。"中國制造2025"提出,現代企業(yè)生產需不斷引入新技術、新工藝,突出先進制造和高端裝備,工業(yè)自動化水平向著智能化、網絡化和集成化方向不斷升級。本文介紹了運料小車控制系統(tǒng)的設計方案,采用了模塊化和緊湊型設計,實現了高效性和應用性。

1控制方案設計

1.1基本結構

運料小車系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示,它主要由甲料斗、乙料斗、卸料斗、清洗設備、傳感器和限位開關等部分組成。

1.2控制方案

1.2.1控制要求

(1)實現運料小車的裝料、卸料及清洗的準確控制:(2)實現運料小車多種配料方式:(3)具有手動、單周期、單步、連續(xù)、回原點等多種控制方式:(4)具有急停按鈕,便于對設備進行調整、檢修及緊急情況的事故處理:(5)實現對運料小車的變頻調速控制:(6)利用人機界面實現對運料小車的有效監(jiān)控:(7)系統(tǒng)軟件及設備自動化集成,實現高效性和應用性:(8)系統(tǒng)通過PROFINET實現高速、實時通信。

1.2.2控制系統(tǒng)框圖

控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2控制系統(tǒng)硬件設計

2.1控制器選型

本系統(tǒng)選用CPU1214CDC/DC/DC作為控制器。SIMATICS7-1200是西門子新推出的基于TIAPortal的小型PLC,實現了模塊化和緊湊型設計,功能強大、投資安全并且完全適合各種應用:可擴展性強、靈活度高的設計,可實現最高標準工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術功能,已成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分,是目前工業(yè)化自動控制產品PLC的典型代表。

2.2觸摸屏選型

本系統(tǒng)選用西門子KTP700BasicPN作為HMI。KTP700Basic是西門子第二代SIMATICHMI精簡系列面板,滿足了用戶對高品質可視化和便捷操作的需求,即使在小型或中型機器和設備中也同樣適用:高分辨率和65500色的顏色深度是其突出優(yōu)勢:借助PROFINET接口,其連通性也有了顯著改善:借助winCC(TIAPortal)的最新軟件版本可進行簡易編程,從而實現新面板的簡便組態(tài)與操作。

2.3變頻器選型

本系統(tǒng)變頻器選用西門子SinamicsV20。SinamicsV20具有結構緊湊、堅固耐用、調試迅速、操作簡便、經濟適用等優(yōu)點,功率范圍覆蓋0.12~15kw,無需其他模塊或附加選件即可運行,可大大縮短安裝時間,通過集成式操作員面板(BOP)可順利進行現場調試和操作,通用串行接口和Modbus接口便于與第三方控制器進行通信,預制的接口和應用宏便于進行面向應用的設置。

2.4系統(tǒng)接線

控制系統(tǒng)接線如圖3所示。

3控制程序設計

3.1TlAPortal軟件

系統(tǒng)組態(tài)采用TIAPPotal軟件。TIAPPotal是由全球自動化領軍企業(yè)德國西門子自動化與驅動集團發(fā)布的基于全球工業(yè)自動化發(fā)展的全集成自動化軟件平臺,幾乎適用于所有自動化任務,用戶能快速、直觀地開發(fā)和調試自動化系統(tǒng),與傳統(tǒng)方法相比,無需花費大量時間集成各軟件包,同時兼顧了高效性和應用性。

3.2程序設計流程圖

系統(tǒng)控制程序設計流程圖如圖4所示。

3.3控制程序

本系統(tǒng)控制程序相對而言較多和復雜,采用模塊化編程的方法進行設計。系統(tǒng)控制程序主要包含主程序與子程序,主程序主要涉及對手動程序塊、配料方式一程序塊、配料方式二程序塊、回原點程序塊、配料方式一單步程序塊、配料方式二單步程序塊、電機速度檢測(HMI)程序塊、HMI小車運動位置程序塊、離散量報警程序塊、急停、超限位、報警程序塊的調用。

4監(jiān)控組態(tài)

系統(tǒng)的監(jiān)控畫面由啟動視圖、控制選擇視圖、自動運行視圖、手動運行視圖、報警視圖、用戶視圖及回原點、單步視圖等七個視圖組成。

自動運行視圖畫面如圖5所示。

5變頻器參數設置

該系統(tǒng)的變頻器參數設置包括工廠復位、電機參數設置、連接宏選擇、頻率設定等,部分參數設置如表1所示。

6結語

該運料小車控制系統(tǒng)采用西門子全集成自動化軟件平臺TIAPPotal,實現了高效性和應用性,采用西門子S7-1200PLC作為控制器,實現了模塊化和緊湊型設計,采用西門子V20變頻器和KTPs00觸摸屏技術進行調速控制和實時監(jiān)控,實現了對運料小車的有效控制,提高了生產效益。