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　　摘要：利用S7-200控制系統(tǒng)對原有手動控制的三輥機設備進行自動化改造，使其加工成型的材料具有良好的一致性，提高工作效率。
　　
　　一、背景：
　　
　　某自動扶梯廠在做自動扶梯的扶手時，有一道工序加工比較復雜，就是在扶梯起始及到樓層時扶手的弧度處理，由于扶手使用的是一公分厚的平板鋼材，對其的弧度處理用的是三輥機沖壓實現(xiàn)。加工的工藝圖如圖1所示，輥2、輥3是主動輪，由電機帶動減速齒輪箱可實現(xiàn)低速正反轉，輥1是從動輪，初始位置在離輥2、輥3一段距離的正上方，加工時先將工件放在輥2、輥3上面，點動控制輥1下降至正好壓住工件時控制電機正轉，沖壓的量靠工人的經(jīng)驗通過點動控制下壓油缸動作實現(xiàn)，正轉固定的距離然后手動控制反轉，重復沖壓并不斷下壓，根據(jù)操作者的目測結果決定加工的進程。手動操作的結果導致的每次壓的材料的弧度多不一樣，或大或小不符合要求的必須根據(jù)模板糾正，一公分厚的鋼材是通過人工敲打直至符合要求。而且加工的弧度要求經(jīng)常要變，不同的扶梯的弧度不同，導致工人干活及累且工作效率低?；谶@樣的情況，廠家提出設備改造，要求控制設備具有自動控制的功能，根據(jù)要求可設定加工的參數(shù)，加工后的材料的一致性要好，減少工人反復修正的處理，提高生產(chǎn)效率。　　　　
　　二、改造方案
　　
　　根據(jù)以上的問題，我們提出用S7-200PLC加觸摸屏TP170來實現(xiàn)對三輥機的自動就控制，具體的改動有以下：
　　
　　1．繼電器接觸器控制改為S7-200PLC加觸摸屏TP170便于實現(xiàn)自動控制、參數(shù)設置。
　　
　　2．馬達加裝變頻器實現(xiàn)調(diào)速并且加裝轉速編碼器，便于對轉速的監(jiān)控。
　　
　　3．輥1的連動鋼塊加裝位移傳感器，便于對輥1的下降距離的監(jiān)控
　　
　　4．油路加裝調(diào)速閥，與主控閥并聯(lián)，可以在加工下壓時實現(xiàn)輥1的低速下降
　　
　　5．電氣主控回路考慮調(diào)試時不過多影響生產(chǎn)，保留原有的控制電路，通過電控柜面板開關切換工作方式。
　　
　　三、主要的電氣硬件設備
　　
　　1．S7-226DC/DC/DC1臺
　　
　　2．EM235模塊1個
　　
　　3．TP170觸摸屏一臺
　　
　　4．EM235模入/模出模塊一塊
　　
　　5．施耐德28系列4KW變頻器一臺
　　
　　6．50mm/0~10V位移傳感器及變送器
　　
　　7．的固態(tài)繼電器3個　　　　
　　四、控制系統(tǒng)簡介
　　
　　控制系統(tǒng)的框架如圖3所示。TP170A可以將每種加工工件的加工參數(shù)輸入到S7-226PLC中，將工件的型號、弧長以及該弧的半徑、鋼材厚度錄入其中，工人加工只需要選擇工件的型號即可。另外系統(tǒng)也可通過觸摸屏對系統(tǒng)實現(xiàn)點動調(diào)試功能，保證各部分硬件*。利用屏交互性較好的優(yōu)點在觸摸屏系統(tǒng)做了許多相關的相關報警提示信息。由于所有工件的弧所對應的角度θ及圓R的半徑是已知的，系統(tǒng)根據(jù)此特點通過CPU-226內(nèi)部三角函數(shù)命令計算出弓高H=R-Rcos（θ/2），也就是輥1碰到工件后再下降的位移量,CPU226利用EM235監(jiān)測位移傳感器的反饋電壓，控制電磁液壓閥，進而控制輥1的下降的位移量，由于輥1的下降速度很慢，所以位移控制的精度較高?？紤]TP170已用去PORT0，PORT1用于程序下載調(diào)試比較合適，而用通訊方式控制變頻器增加程序的編寫且快速性可靠性降低，所以電機的轉速控制由EM235輸出模擬電壓送到變頻器的AI1、COM來實現(xiàn)。變頻器的正反方向運行由PLC的DC輸出直接控制。電機的轉速編碼器主要用來測量弧度對應鋼材的長度，在鋼材上工人提前畫好標記弧度起點A、終點B的位置如圖2，在工件隨意放一位置后，輥1下壓到正好接觸鋼材時停止下降，電機正轉，在A點到達輥3的中心點時人工通過輸入按鈕給PLC一個信號，利用S7-200內(nèi)置的高速計數(shù)器開始對轉速編碼器的輸出計數(shù)，因為電機的轉速通過齒輪箱減速后動力傳遞給輥2、輥3，輥2、輥3轉速正比與電機的轉速，輥2、輥3的周長固定且已知，弧長已通過TP170告訴PLC，PLC經(jīng)過對轉速編碼器、齒輪箱的換算成實際的脈沖數(shù)，所以通過輥2、輥3轉動的圈數(shù)（對應轉速編碼器的脈沖個數(shù)）可以知道目前弧AB所在的位置。進而可以控制起壓點，結束點。程序把起壓點放在輥1中心點對準AB中點時刻，把壓的行程H分成多段完成，每壓下一部分，電機正反轉一周，輥1壓一遍弧AB。　　
　　程序的控制流程如圖4。主要利用S7-200的順序控制指令來實現(xiàn)，順序控制指令的優(yōu)點很明顯，控制方便結構清晰。　　　　
　　五、問題
　　
　　1.根據(jù)圖紙計算出來的加工尺寸必須考慮材料的厚度，圖紙上給出的是材料中心的尺寸，實際加工必須考慮厚度，不然會有偏差。
　　
　　2.編碼器輸出的脈沖信號用屏蔽線連接，但是在變頻器工作時還是受到干擾，脈沖邊沿質(zhì)量變差，導致誤計數(shù)，在接線末端加裝小電容濾波得到改善。
　　
　　3.齒輪箱的慣性問題是在工作過程中必須要考慮的，PLC認為停止條件滿足到變頻器停止輸出齒輪箱真正停止有一小段時間，在調(diào)試中我們反復觀測出一個提前量給PLC解決這個問題。
　　
　　六、結束
　　
　　S7-200與TP170在編程調(diào)試過程中充分體現(xiàn)了它的靈活性和可靠性。系統(tǒng)調(diào)試結束后實際運行的效果良好，一致性滿足生產(chǎn)的要求，盡管單次加工的時間比手動時增加，但加工的產(chǎn)品幾乎不需要敲打調(diào)整，總的生產(chǎn)效率大大提高。