基于PLC与触摸屏的磨皮机控制系统设计
蒋冰华， 涂志威， 王国庆
(三峡大学电气信息学院，湖北宜昌443002)

摘要：磨皮机的主要作用是通过对锈蚀钢棒的研磨，达到除锈的目的。该机是由PLC、触摸屏、机械结构及液压传动等部分构成的；文章介绍了磨皮机控制系统的组成，详细说明了相关硬件及软件的设计与实现，结果表明，磨皮机控制系统可以有效地提高机械除锈的效率。

关键词：可编程控制器；除锈；控制系统；HITECH触摸屏

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1003—5060(2009}09—1351—03

    金属材料制品随着时间的流逝或环境的影响，会受到不同程度的锈蚀，从而在其表面形成一层氧化铁皮和铁锈，这会阻碍金属制品的正常使用并降低其使用寿命[1]。在现有的除锈方法中，主要有手工法、机械法及化学法等。而磨皮机是专门设计用来对锈蚀钢棒进行研磨除锈的机械设备。作为机械法除锈的一种设备，磨皮机的进料驱动主要采用电气方式，而研磨驱动则采用液压方式。液压系统可以减小砂轮对钢棒的冲击力，使研磨后的钢棒表面更加光滑[2]。

1 磨皮机控制系统组成

    磨皮机控制系统由可编程控制器、触摸屏、上料平台机构、传送齿轮、4个研磨砂轮、下料平台机构及传感器等构成。

    上料机构与料平台主要负责将钢棒传送或卸下传送机构。传送机构主要是由2列齿轮构成，工作时，2列齿轮由液压缸带动，其中--N齿轮(旋转砂轮)与钢棒运行方向垂直，负责使钢棒旋转；另一列齿轮(前行砂轮)与运行方向成一角度e，使钢棒向前运动，如图1所示。

    研磨部分由4个砂轮负责对钢棒进行粗、中、细的研磨工作。4个砂轮是由液压系统驱动的。磨皮机液压传动系统启动后，油缸中的液压油通过油泵，经管道向上输送，经过A点，液压油分为5个路径，分别是上料拨叉缸A，，进料缓冲缸A：，砂轮进给缸A。，出料缓冲缸A。，下料拨叉缸A。。以上料拨叉缸A。为例：压力油通过三位四通换向阀通路即可进入液压缸，完成对上料拨叉缸的2 系统硬件设计驱动。

图2上料拨叉缸示意图
 

    如图2示，当愚，电磁阀通电时，三位四通阀工作在左位，即液压油由户口流进，通过n口进入液压缸左腔，推动活塞杆向右运动，回油则经b口进入，通过0口回到油箱。反之，忌z电磁阀通电时，油路变为p、b流进，口、0流出，活塞杆反向运动。通过控制电磁阀即可根据需要实现相应的动作。

2 系统硬件设计

    在该系统中，控制部分采用西门子S7—200系列可编程控制器，对现场磨皮机的动作进行控制[3|，它能够满足各种设备的自动化控制需求。由于在触摸屏画面中需要设置1次磨皮、2次磨皮、3次磨皮、4次磨皮、进料、出料、停止及运行等，按钮设置数目较多。因此触摸屏选择HITECH PWS3261型，它的画面空间比较充足，完全符合控制系统的需要[4]。

    在系统中，PLC是控制系统的核心，各种开关量都与PLC的输入端相连，PI。C输出端主要与要控制的电磁阀、报警信号等相连。各种逻辑控制全部在PLC内部实现，工作过程能在触摸屏上动态显示。其中，涉及传感器测得的数据经过内部电路转化为电压信号，由PLC的扩展模块EM235输入，即AIWo[5石]。

    各种逻辑控制全部在PLC内部实现，工作过程能在触摸屏上动态显示。其中，涉及传感器测得的数据经过内部电路转化为电压信号，由PLC的扩展模块EM235输入，即AIWo[5石]。

3 系统软件设计

    (1)PLC程序设计。本系统设计的磨皮机PLC控制程序的自动控制程序流程如图3所示。

图3自动控制程序流程
 

    为了达到磨皮除锈要求，系统中要求4次磨皮及设置的4个砂轮，需要注意的是图1中没有涉及到砂轮1至砂轮4，当上料完成后，本应是通过砂轮1至砂轮4依次对上料进行磨皮，因为流程相同，因此将其整合了[7]。

    (2)触摸屏画面设计。使用HITBCH ADP软件，用于可编程程序控制器的监视与控制，以形象的文字、指示灯、动画及曲线等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态[8].该磨皮机触摸屏，控制和反应系统的工作状态及运行状态。

4 结束语

    本控制系统采用西门子S7-200系列可编程控制器及HITECH ADP触摸屏，完成对磨皮机除锈的控制，能够提高除锈质量，加强控制的可靠性，并能克服了继电-接触控制系统的不足。

    利用PLC自身可靠性高的优点，实现对磨皮机控制系统的高精度控制，同时触摸屏的应用还可以使控制系统的运行过程得到直观监控，提高了控制状态的可检测性。