畢業(yè)設計---基于plc的sga747型劍桿織機控制設計

1、<p>　　基于PLC的SGA747型劍桿織機控制設計</p><p><b>　　——系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　The Design of the Pipe Bender  Expressure Experiment Machine Cont

2、rol System</p><p>　　——Control System Section</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The Pipe Bender experiment machine is profession heavy duty machinery equipment in the mac

3、hine manufacture, is one of symbols that weighs a country machine manufacture level and ability. Bending machine as the main distributor of the key components of its design and scientific rationality to the bending machi

4、ne of the overall performance of the mentioned. The design and manufacture of our country forging pump press has experienced the process which the study,imitates unceasingly improving.</p><p>　　The paper int

5、roduces the principle of the Pipe Bender experiment machine, analyses the hardware composition , The operating results are fully approved. PLC in adverse circumstances than the relays, contacts with safe, reliable, durab

6、le. To hydrostatic testing machine programming controller programming for example, on a hydraulic, pneumatic, electrical system under the joint control of programmable design methods.</p><p>　　Keywords: Pipe

7、 Bender experiment machine, programme-logic Controller, control system目 錄</p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p>&l

8、t;p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2課題研究的意義1</p><p>　　1.3 國內外研究現狀及發(fā)展方向1</p><p>　　1.4 本文研究的主要內容1</p><p>　　1.5 論文結構2</p><p>　　2 彎管機原理系統(tǒng)結構分析

9、3</p><p>　　2.1彎管機的工作原理3</p><p>　　2.2中頻加熱彎管機的機械裝置3</p><p>　　2.3中頻加熱彎管機的液壓系統(tǒng)3</p><p>　　2.4彎管機中頻加熱系統(tǒng)4</p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)5</p><p>　　2.5.1

10、 PLC控制原理5</p><p>　　2.6彎管機的冷卻系統(tǒng)8</p><p>　　2.7彎管機的工藝流程8</p><p>　　3 彎管機控制系統(tǒng)的設計9</p><p><b>　　3.1設計方案9</b></p><p>　　3.2硬件電路設計的整體思想10</p>

11、;<p>　　3.2.1 上位機10</p><p>　　3.2.2 下位機10</p><p>　　3.2.3 人機接口11</p><p>　　3.3PLC的選擇11</p><p>　　3.3.1 PLC的硬件結構11</p><p>　　3.3.2 PLC的選擇依據12</p&

12、gt;<p>　　3.4 可編程控制器 S7-200介紹14</p><p>　　3.4.1 S7-200 系統(tǒng)基本組成14</p><p>　　3.4.2 主機單元CPU的選擇14</p><p>　　3.4.3 數字量模塊的選擇15</p><p>　　3.4.4 模擬量模塊的選擇17</p><

13、;p><b>　　3.5編碼器18</b></p><p>　　3.6激光傳感器19</p><p>　　4 彎管機電氣控制系統(tǒng)總體設計20</p><p>　　4.1彎管機控制系統(tǒng)組成及功能20</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)設計21</p><p>　　4.2.1 溫度測

14、量21</p><p>　　4.2.2 速度測量21</p><p>　　4.2.3被調量的選擇22</p><p>　　4.2.4中頻彎管推彎工藝22</p><p>　　4.2.5 上位機人機交互界面的實現23</p><p>　　4.3彎管機硬件設計23</p><p>　　

15、4.3.1 上位機和下位機的通訊24</p><p>　　4.3.2 電機的起停控制線路25</p><p>　　4.3.3 CPU輸入輸出電氣控制25</p><p>　　4.3.4 EM223輸入輸出控制線路27</p><p>　　4.3.5 EM231的電氣控制28</p><p><b>

16、　　5 結論30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明....................................33</p><p>　　畢業(yè)設計（論文

17、）獨創(chuàng)性聲明 .....................................34</p><p>　　附錄............................................................35</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景<

18、/b></p><p>　　中頻感應加熱彎管機,其工作原理是利用中頻電源對鋼管進行加熱，同時將鋼管勻速推進，使加熱部分的鋼管沿預設的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過搖臂回轉裝置上的絲杠絲母傳動裝置調整好彎曲半徑，采用中頻感應加熱圈對鋼管加熱到一定溫度后進行彎曲，彎曲時以液壓為動力，由小車將鋼管向前推進，沿調整好的彎曲半徑在加熱處發(fā)生變形而彎曲，鋼管變形后對其噴水冷卻，從而

19、獲得所需的彎管管件。</p><p>　　1.2課題研究的意義</p><p>　　西氣東輸是國家為開發(fā)西部進行的戰(zhàn)略性工程, 在西氣東輸中, 需要大量大口徑彎管用于管線轉彎處, 這些管線的口徑在, 厚度在巧以上, 國內管道行業(yè)現有的彎管能力最大, 電氣控制系統(tǒng)采用繼電器控制和專用電路控制相結合, 不能滿足工程需要, 為此, 在充分消化吸收原有彎管設備特點的基礎上, 采用最新的控制手段設計

20、了適用于大口徑、厚壁管線的中頻加熱彎管機, 采用了控制系統(tǒng), 用于彎管工藝的自動控制和彎管質量控制。</p><p>　　1.3 國內外研究現狀及發(fā)展方向</p><p>　　彎管機的發(fā)展與計算機技術的發(fā)展息息相關，早在20世紀70年代時，美國 EATONLEONARD公司就已經研制生產了計算機數控彎管設備，首創(chuàng)計算機編程數控彎管之先河，大大提高了當時的數控彎管水平。 20世紀 80年代，

21、日本千代田工業(yè)株式會社在美國 EATONLEONARD公司的研究成果上，成功研制了 M-1型管型測量機和 EC、TC兩種系列十多種型號的數控彎管機，功能非常強大，很快便以嶄新的技術面貌擠入了國際市場。</p><p>　　我國的數控彎管機研究起步較晚，但發(fā)展很快，早在 1970年武昌造船廠就研制成功一臺數控彎管機，這是國內自主研制的第一臺數控彎管機。1973年武昌造船廠又成功研制了 SKWG-2型數控彎管機。此后

22、上海造船廠工藝研究所等多家國內企業(yè)也陸續(xù)研制出了數控彎管機。目前我國彎管加工的現狀是既有自動化程度高的數控彎管機，也有半自動的數控彎管機，甚至還有相當一部分中小企業(yè)還在使用傳統(tǒng)的手工彎管，具有典型的“老、中、青”(即手工彎管設備、半自動彎管機床和全自動彎管機床)三者結合的中國特色。</p><p>　　1.4 本文研究的主要內容</p><p>　　本課題主要是對彎管機電器控制部分的研究與

23、實現。由于彎管工藝對其加熱過程的速度和溫度都有較高要求，所以彎管機在對鋼管推制過程中的加熱溫度和推制速度的控制要求相當高。在彎管成形過程中常會因速度和溫度控制不當引起管徑開裂、管壁厚度不均等</p><p>　　缺陷。因此，本課題的主要研究內容是：設計一個怎樣的控制器去控制彎管機的溫度和速度使其在減少次品率的條件下又快又好的推制出所要求角度的彎管。其次，彎管機電器控制系統(tǒng)以一臺Siemens S7-200CPU2

24、26為控制核心，輸入輸出包括三個模擬量輸入（電流變送器、電壓變送器、激光溫度傳感器），兩個模擬量輸出（電壓變送器、電液比例溢流閥），約68個數字量I/O點（一個線旋轉編碼器，若干限位開關、手動開關、繼電器和指示燈）以及通過PC-PPI通信的上位機。其他電器包括四臺電動機。對他們的系統(tǒng)設計也是本課題的一個研究方向。</p><p><b>　　1.5 論文結構</b></p>&

25、lt;p>　　本文通過五部分對中頻加熱彎管機電氣控制系統(tǒng)設計進行了敘述：1 緒論，介紹了課題背景、研究意義、國內外相關領域的研究現狀和研究內容；2、通過對其原理系統(tǒng)進行分析，選擇合適的方案；3、系統(tǒng)方案的確定，對CPU的選擇及其他器件的選擇做一個簡紹；4、 系統(tǒng)硬件設計，說明了系統(tǒng)硬件電路的具體設計方法；5、總結本課題。</p><p>　　2 彎管機原理系統(tǒng)結構分析</p><p>

26、;　　2.1彎管機的工作原理</p><p>　　中頻加熱液壓彎管機主要由機械裝置、液壓系統(tǒng)、中頻加熱系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。機械裝置主要有卡緊裝置、小車推進裝置、導向輪裝置和搖臂回轉裝置等組成。彎管的工作原理如圖2.1 所示。</p><p>　　其基本過程是:在將管道安裝好之后,利用中頻電源通過感應圈對其待彎區(qū)域進行加熱,當加熱到一定溫度后,由小車將管道按照一定的速度向

27、前推進,沿調整好的彎曲半徑進行彎曲。</p><p>　　1、 管坯 2、 導向輪 3、 中頻加熱　4、 夾頭　5、搖臂　6、 進給小車</p><p>　　圖2.1中頻加熱液壓彎管機工作原理示意圖</p><p>　　2.2中頻加熱彎管機的機械裝置</p><p>　　機械裝置主要有卡緊裝置、小車推進裝置、導向輪裝置和搖臂回轉裝置

28、等組成。</p><p>　　其工作原理是利用中頻電源對鋼管進行加熱，同時將鋼管勻速推進，使加熱部分的鋼管沿預設的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過搖臂回轉裝置上的絲杠絲母傳動裝置調整好彎曲半徑，采用中頻感應加熱圈對鋼管加熱到一定溫度后進行彎曲，彎曲時以液壓為動力，由小車將鋼管向前推進，沿調整好的彎曲半徑在加熱處發(fā)生變形而彎曲，鋼管變形后對其噴水冷卻，從而獲得所需的彎管管件。&l

29、t;/p><p>　　2.3中頻加熱彎管機的液壓系統(tǒng)</p><p>　　中頻加熱液壓彎管機的液壓系統(tǒng)原理圖如圖2 所示,主要由9 個液壓缸和2 個液壓馬達組成。主夾缸在彎管時始終保證管道通過夾具固定于轉臂之上,確</p><p>　　保管道按預定的半徑進行彎曲;導夾缸起輔助夾管的作用,同時具有導向和支撐的功能;推進缸在彎管進行時,為彎管機提供動力;輔夾缸在彎管時把彎管

30、固定于推進小車之上,防止管道在推進時產生振動;定位夾緊缸將主夾頭定位在搖臂導軌上,防止其在工作中因受力而移動;定位液壓馬達,實現搖臂工作臺的移動;復</p><p>　　位馬達是在彎管結束時,使搖臂復位。在彎管機的液壓系統(tǒng)中,彎曲主夾缸、導夾缸、輔夾缸、推進缸以及定位夾緊缸均采用液控單向鎖緊閥,減少壓力損失,以保</p><p>　　證彎管過程中夾緊、彎曲動作可靠。</p>

31、<p>　　操作人員裝好管坯,通過點動按鈕控制電磁鐵9YA 通電而10YA 斷電,從而調整彎管的半徑,半徑調整好之后,點動另一按鈕控制7YA 通電而8YA 斷電,定位夾緊。然后按下啟動按鈕,在可編程控制器(PLC) 的控制下依次自動執(zhí)行以下的動作:</p><p>　　(1) 電磁鐵3 YA通電,主夾缸驅動夾頭關閉,從而把管子加緊;</p><p>　　(2) 電磁鐵5YA 通電

32、,輔夾缸驅動夾頭關閉,把管子和推進小車固定在一起;</p><p>　　(3) 電磁鐵11YA 通電,導夾缸驅動壓料模把管子壓緊;</p><p>　　(4) 電磁鐵13YA 通電,主驅動缸推動小車,從而由小車帶動鋼管前進,沿調整好的的彎曲半徑進行快速彎曲;</p><p>　　(5) 電磁鐵15YA 通電,將快速推進改為工進;</p><p&g

33、t;　　(6) 彎管結束后,電磁鐵12YA 通電而11YA 斷電,導向缸退回,使壓料模后退;</p><p>　　(7) 電磁鐵6YA 通電5YA 斷電,輔夾頭松開退回;</p><p>　　(8) 電磁鐵4YA 通電3YA 斷電,主夾頭松開退回。操作人員將彎制好的管件取下之后,按下復位開關令電磁鐵16YA 通電而17YA 斷電,搖臂反向回轉,使彎管機復位,準備下一個彎管開始,從而完成一個

34、工作循環(huán)。</p><p>　　圖2.2 液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.4彎管機中頻加熱系統(tǒng)</p><p>　　由于管材的材質各異, 管徑、壁厚、彎曲角度等差異較大,使得中頻電源加熱溫度和彎管推進速度之間的關系都不一樣，并且各工藝參數的設定也比較復雜, 而參數設定的合適與否會極大影響彎管的各種機械性能, 所以要根據工況的不同進行參數選擇, 并由此控制彎管

35、的質量。 </p><p>　　系統(tǒng)工作時, 中頻加熱系統(tǒng)通過感應線圈給鋼管加熱到960℃左右, 卡緊裝置在液壓系統(tǒng)驅動下使尾卡盤、導輥架和導向卡盤等夾緊管體, 并在驅動馬達的強大推力下, 推動鋼管以0.2一8mm/s的速度緩慢向前推進。</p><p>　　依據中央操作臺輸入的各種管材加熱溫度T，高溫狀態(tài)σS的參數，經工藝提供的模型計算得出加熱溫度給定值，由計算機送入PLC， PID調節(jié)

36、儀與測溫反饋信號（加熱測溫點的最高值）進行比較，輸出到中頻感應加熱電源柜，來自動控制加熱功率，上位機顯示中頻感應加熱的加熱功率及加熱溫度。實現這一控制也可采用手動給定方式，在中央操作臺將加熱功率給定選擇手動位置，調節(jié)加熱功率給定電位器，手動給定加熱功率信號至中頻電源柜。完成加熱功率的給定。</p><p>　　感應加熱位置的控制：</p><p>　　加熱測溫點為內外弧兩點。測溫信號進入P

37、LC與計算機設定內外弧允許溫差進行比較，PLC 控制步進電機拖動感應圈軸向移動，以此來控制內外弧溫差不大于±10℃。感應圈軸向移動可以采用自動和手動兩種方式。感應圈三維移動時均設有限位開關進行保護。</p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　可編程控制器簡稱為PLC(Programmable logi2cal controller) ,是一種數字運算操作的

38、電子系統(tǒng),是工業(yè)控制專用計算機,是生產過程控制的通用自動控制部件,能完成算術/ 邏輯運算、定時/ 計數控制等操作。</p><p>　　2.5.1 PLC控制原理</p><p>　　20 世紀中葉,由于市場的需要,工業(yè)生產開始從大批量、少品種的方式轉變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N的生產方式。這種方式在汽車生產中得到充分的體現,當時汽車組裝生產線的控制采用繼電器控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)體積大,耗電多,特

39、別是改變生產程序很困難。因此,一種新型的控制設備呼之欲出。為了改變這種狀況,1968 年美國通用汽車公司提出了十項招標指標公開對外招標,要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng),以適應迅速改變生產程序的需要。1969 年, 美國DEC 公司研制出第一臺可編程控制器PDP214 ,用在GM公司生產線上,大獲成功。PLC 的控制特點可以簡單概括為:用軟件代替硬件,PLC 內部的軟接點代替了繼電器的硬接點。它具有編程方便、穩(wěn)定可靠、控制功能強

40、、使用和維護方便、環(huán)境要求低以及性能價格比好等特點。因此,改變生產控制要求時,只要對控制系統(tǒng)的軟件進行修改即可,大大縮短了生產周期,提高生產效率。而PLC 的MTBF (平均無故障工作時間) 更是高達(4～6) ×105 h[2 ] 。PLC的出現被譽為20 世紀70 年代的一場工業(yè)革命[3 ] ,自1969 年問世以來,發(fā)展迅猛?，F在,與機器人、C</p><p>　　PLC 控制系統(tǒng)的動作說明<

41、;/p><p><b>　　手動操作</b></p><p>　　(1) 先按啟停按鈕,人機界面的“油泵狀態(tài)”項顯示“運行”,表示油泵已經啟動。</p><p>　　(2) 將“手動/ 自動”選擇開關打到手動位置,手動指示燈亮。同時,人機界面的“機器當前狀態(tài)”項中顯示“手動”。</p><p>　　(3) 夾具夾緊松開是通過

42、“夾具夾緊、松開”選擇開關操作,當打到“夾緊”時,夾具夾緊;當打到“松開”時,夾具松開;當打到中間時,夾具停止動作。</p><p>　　(4) 彎管前進后退是通過“彎管前進、后退”選擇開關操作,當打到“前進”時,彎管前進;當打到“后退”時,彎管后退;當打到中間時,彎管停止動作。</p><p><b>　　自動操作</b></p><p>　

43、　(1) 首先對人機界面里的參數進行設定,人機界面上的“ESC”鍵為“退出”;“上箭頭”鍵為“向上移動或增加”;“下箭頭”鍵為“向下移動或減少”;“右箭頭”鍵為“向右移動或向右移位”;“ENTER”鍵為“確定”;“PageUp”鍵為“向上翻頁”;“PageDn”鍵為“向下翻頁”。</p><p>　　(2) 第一步要設定的是“設定彎道數量”,該項是指一個工件彎道數的總和。把光標移到該項后面的數值上,按下“ENTE

44、R”鍵,用“上箭頭”鍵、“下箭頭”鍵改變到所需數值,再按下“ENTER”鍵。</p><p>　　(3) 第二步要設定的是“限位1～6 對應第幾彎”,在所需的角度限位開關后面的數值中寫入對應的彎道數。</p><p>　　(4) 按下油泵的啟停按鈕,人機界面的“油泵狀態(tài)”項顯示“運行”,表示油泵已經啟動。</p><p>　　(5) 將“手動/ 自動”選擇開關打到自

45、動位置。按下啟動按鈕,就會自動完成“夾具夾緊”→“彎管前進”→“夾具松開”→“彎管后退”→“停止”,完成一個循環(huán)。再按下啟動按鈕,就開始進入下一循環(huán),如此循環(huán)工作。</p><p><b>　　復位方法</b></p><p>　　在自動運行過程中,需要改變參數時,就要對其進行復位,復位的方法就是將“自動/ 手動”選擇開關先撥到中間位置復位,再撥回自動即可。</

46、p><p>　　表2.1彎管機信息點數統(tǒng)計</p><p><b>　　彎管機的冷卻系統(tǒng)</b></p><p>　　感應加熱后噴淋冷卻手動控制時，在中央操作臺上，調節(jié)噴淋給定電位器，手動給定噴淋水量信號至電動調節(jié)閥。完成噴淋水量的給定調節(jié)。</p><p>　　感應加熱噴淋冷卻后所測得的內外弧兩點溫度與計算機設定的冷卻溫度

47、送入PLC，通過PID 調節(jié)儀調節(jié)電動調節(jié)閥的開口度來調節(jié)噴淋水量的大小，從而調節(jié)最后的冷卻溫度，以此達到工藝要求。</p><p>　　冷卻系統(tǒng)用于中頻加熱系統(tǒng)中頻電源、中頻變壓器、感應線圈及鋼管的冷卻。當旋轉搖臂達到設定彎曲角度時, 控制系統(tǒng)自動停止彎管作業(yè)。</p><p>　　2.7彎管機的工藝流程</p><p>　　本課題的研究工作主要是根據彎管機的工藝

48、流程對彎管機的控制系統(tǒng)進行分析和數學建模，確定適用于該系統(tǒng)的控制算法，進行硬件的設計和軟件的編程，并到現場進行調試，完成理論與實踐的結合。</p><p>　　圖2.3 中頻加熱感應彎管機的工藝流程</p><p>　　由于管材的材質各異, 管徑、壁厚、彎曲角度等差異較大,使得中頻電源加熱溫度和彎管推進速度之間的關系都不一樣，并且各工藝參數的設定也比較復雜, 而參數設定的合適與否會極大影

49、響彎管的各種機械性能, 所以要根據工況的不同進行參數選擇, 并由此控制彎管的質量。其次在對彎管機的系統(tǒng)以及彎管工藝有一個很好的了解的基礎上，根據實際情況，完成硬件設備的選型和軟件的設計。</p><p>　　彎管機控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　3.1設計方案 </b></p><p>　　電氣控制系統(tǒng)選用了以西門子S7-200 P

50、LC和工控機主控設備的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 控制系統(tǒng)結構圖</p><p>　　采用西門子S7一200系列PLC作為主控制器進行數據采集和信息處理.S7一200具有PID控制的功能.通過設置和調節(jié)PID參數實現速度和溫度和功率平衡控制。采用西門子公司的WINCC作為上位機組態(tài)軟件,完成上位機監(jiān)控界面的設計，對加熱溫度和推進速度的數據

51、實施實時監(jiān)控和存儲，并實現歷史數據的查詢和打印功能。</p><p>　　此系統(tǒng)是以可編程控制器(PLC)控制為主的彎管機。這種控制方式是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業(yè)自動化控制裝置。可編程控制器有較高的穩(wěn)定性和靈活性，采用可編程控制器控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。</p><p>　　

52、彎管機是利用是利用中頻電源對鋼管進行加熱，同時將鋼管勻速推進，使加熱部分的鋼管沿預設的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過搖臂回轉裝置上的絲杠絲母傳動裝置調整好彎曲半徑，采用中頻感應加熱圈對鋼管加熱到一定溫度后進行彎曲，彎曲時以液壓為動力，由小車將鋼管向前推進，沿調整好的彎曲半徑在加熱處發(fā)生變形而彎曲，鋼管變形后對其噴水冷卻，從而獲得所需的彎管管件。</p><p>　　彎管機采用

53、飛秒光電激光傳感器來控制它的溫度，采用編碼器來控制它的速度，從而保持功率恒定，</p><p>　　PLC系統(tǒng)中所用的斷路器、接觸器、熱繼電器、轉換開關、按鈕、指示燈等控制元件</p><p>　　均應選用可靠性高、電氣壽命長的IEC標準優(yōu)質產品。、彎管機、電機上的配線,采用包塑金屬軟管,并配有軟管接頭，打有管夾,可防止線纜拔脫和線纜的機械損傷。溫度傳感器選用電流輸出形式，溫度傳感器至控制

54、臺數字面板表的信號傳輸采用屏蔽信號電纜，克服了信號傳輸過程中的衰減和干擾，保證面板表顯示數據的準確性。</p><p>　　控制系統(tǒng)選用西門子公司的模板式可編程控制器S7-200系列PLC控制，由一個PLC柜組成。PLC和操作臺控制柜之間使用PROFIBUS-DP方式通訊。使用觸摸屏進行設備狀況監(jiān)視和模擬量標定，進行各打壓參數的設置。應具有手動設置予密封力的功能，滿足不同管徑對設備平衡的要求。</p>

55、<p>　　3.2硬件電路設計的整體思想</p><p><b>　　3.2.1 上位機</b></p><p>　　采用西門子公司的WINCC作為上位機組態(tài)軟件,完成上位機監(jiān)控界面的設計，對加熱溫度和推進速度的數據實施實時監(jiān)控和存儲，并實現歷史數據的查詢和打印功能。</p><p>　　它是4U高14槽機架安裝工業(yè)電腦機箱，專為

56、任務關鍵應用而設計。此機箱包括一個通用14槽無源底板、帶PFC（功率因數補償）電源的高效300W ATX和易于維護的雙冷卻風扇。機箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài)LED指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運行情況。帶有兩個高CFM風扇的先進冷卻系統(tǒng)能夠提供充足的氣流來冷卻系統(tǒng)的主要部件。前端接線的USB和PS／2鍵盤I／O接口可以連接各種外部設備，以便進行數據傳輸、備份和輸入。靈活的機械設計支持單PS／2電源或冗余電源（通過更換電源托架）。所有這些特

57、點使IPC-610-H成為性價比最佳和總價最優(yōu)的選擇。它的配置內存是1g的，硬盤是120g的，有光驅，鍵盤+鼠標，它的配置很高能滿足上位機軟件運行的要求。</p><p><b>　　3.2.2 下位機</b></p><p>　　下位機由PLC擔任，它負責對現場傳感器檢測到的信號傳送給上位機進行信號處理，同時它又把上位機的控制指令翻譯成執(zhí)行指令控制現場可執(zhí)行元件的動

58、作，從而實現系統(tǒng)整體自動協(xié)調動作，完成彎管的作業(yè)。工控機和PLC之間的通信是通過專用的PC/ PPI電纜來實現的,PLC和觸摸屏之間的通訊是通過RS485/422專用電纜來實現的。</p><p>　　PLC實質上是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其基本硬件結構與一般計算機幾乎一樣。由于它是對機械或設備或某個系統(tǒng)直接進行控制的裝置，所以與一般計算機又有所不同，它使用適宜于控制的專門語言，實時性強，可與各種輸入/輸出設

59、備直接連接，可在較惡劣的現場環(huán)境中工作。 PLC主要由中央處理單元(CPU)、存儲器((ROM/RAM)、輸入/輸出單元(I/O)、電源以及外部設備(如編程器)等幾大部分組成。</p><p>　　SIMATIC S7-200系列PLC是模塊化設計的，使用的模塊有基本模塊、擴展模塊兩類，結構簡單、成本低廉、功能強大?；灸K有CPU221, CPU 222,CPU224和CPU 226，本系統(tǒng)選用CPU 226，

60、它主要具有以下特點.</p><p>　?、倬哂幸粋€RS485串行口，支持點對點(PPI)方式、自由方式(Free mode)等多種通訊協(xié)議，可以方便地實現同微機、其它PLC、以及打印機之類的外圍設備的通信。對該型號PLC的編程，也是通過同一個接口，使用一個RS485到RS232的轉換器，由微機來實現的;</p><p>　?、谑褂贸夒娙荼４鏀祿?，在斷電以后，可以繼續(xù)保存程序、數據以及維

61、持時鐘準確運行達190小時以上;</p><p>　?、劬哂休^強的中斷能力，包括用于自由方式的發(fā)送、接收中斷，4個由輸入信號上升沿或下降沿觸發(fā)的輸入中斷，2個定時器中斷;</p><p>　?、?個帶20kHz時鐘的高速計數器，6個30kHz時鐘頻率的單相計數器，4個20kHz時鐘頻率的兩相計數器:</p><p>　　SIMATIC S7-200系列PLC的擴展模

62、塊是通用的，用于擴充基本模塊的輸入、輸出點數目。擴展模塊不僅適用于所有基本模塊的擴充，而且擴充操作十分方便，只需使用接口插銷，將擴展模塊和基本模塊，或者和其它擴展模塊連接起來，擴充操作就完成了。如EM235型（4路模擬量輸入/1路模擬量輸出）模擬量擴展模塊。EM223數字量輸入輸出模塊，16DI/16DO，繼電器輸出。</p><p>　　3.2.3 人機接口</p><p>　　人機接口

63、包括鍵盤、鼠標和操作臺。利用鍵盤、鼠標，通過電腦操作畫面完成參數傳遞和實時監(jiān)控顯示以及數據報表的打印等操作。操作臺完成外圍輔助設備的動作，包括鋼管推進、溫度調節(jié)、速度控制等。</p><p><b>　　PLC的選擇</b></p><p><b>　　PLC的硬件結構</b></p><p>　　圖3.2 PLC的基本結

64、構</p><p>　　3.3.2 PLC的選擇依據</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)工作電路可分為3部分，輸入部分、內部控制電路和輸出部分。輸入部分就是采集輸入信號，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部件這兩部分與繼電器控制電路相同。內部控制電路是通過編程方法實現的控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。輸入部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經PLC輸入接線端子

65、去驅動輸入繼電器的線圈。每個輸入端子與其相同編號的輸入繼電器有著惟一確定的對應關系。當外部的輸入元件處于接通狀態(tài)時，對應的輸入繼電器線圈得電。為使輸入繼電器的線圈得電，即讓外部輸入元件的接通狀態(tài)寫入與其對應的基本單元中去，輸入回路要有電源。輸入回路所使用的電源，可以用PLC內部提供的24V直流電源(其帶負載能力有限)，也可由PLC外部的獨立的交流或直流電源供電。</p><p>　　需要強調的是，輸入繼電器的線圈

66、只能是由來自現場的輸入元件處（如控制按鈕、行程開關的觸點、晶體管的基極-發(fā)射極電壓、各種檢測及保護器件的觸點或動作信號等)的驅動，而不能用編程的方式去控制。因此，在梯形圖程序中，只能使用輸入繼電器的觸點，不能使用輸入繼電器的線圈。</p><p>　　輸出部分是由在PLC內部目與內部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動合觸點、輸出接線端子和外部驅功電路組成，用來驅動外部負載電路的電源必須由外部電源提供，電源種類及規(guī)格

67、可根據負載要求去配備，只要在PLC允許的電壓范圍內工作即可。</p><p>　　PLC的控制規(guī)模是以所配置的輸入/輸出點數來衡量的。PLC的輸入/輸出點數表明了PLC可從外部接收多少個輸入信號和向外部發(fā)出多少個輸出信號.實際上也就是PLC的輸入、輸出端子數。根據I/O點數的多少個將PLC分為小型機、中型機和大型機。一般來說，點數多的PLC，功能也相應較強。I/O點數在256以下的稱為小型機。因為此控制系統(tǒng)的需求

68、，所以選擇小型的西門子的S7-200系列。</p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，70年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操

69、作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。程序計數器這樣的循環(huán)操作。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）</p><p>&

70、lt;b>　　(1)機型的選擇</b></p><p>　　a) 結構合理:對于工藝過程比較固定,環(huán)境條件較好的場合,選用整體式結構PLC ,其他情況則選用模塊結構PLC。</p><p>　　b) 功能相當:對于開關量控制的工程項目,對其控制速度無須考慮,低檔機就能滿足要求;對于以開關量控制為主,帶少量模擬量控制的工程項目,可選用帶A/ D 轉換、加減運算、數據傳送功能

71、的低檔機;對于控制較復雜,控制功能要求更高的工程項目,如要求PID 運算、通信聯網等,可選用中檔或高檔機。高檔機主要用于大規(guī)模過程控制,全PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化。</p><p>　　PLC 的功能選擇有以下幾種情況:1) 代替繼電器,完成條件控制和時序控制功能;2) 完成數學運算,應用于設定值控制、流量計算、PID 調節(jié)、定位控制和工程量單位換算等;3) 用于寄存器與數據表的相互傳送, 如

72、數據庫的生成、信息管理、BATCH 控制、診斷和材料處理等;4) 矩陣功能,它是按位操作,用于設備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報警處理等;5) 高級功能,如:高級指令通信能力等;6)診斷功能:PLC 有內診斷和外診斷兩種,內診斷是PLC 內部各部件性能和功能診斷,外診斷是中央處理機與I/ O 模塊信息交換診斷;7) 串行接口是中型以上的PLC 提供的一個或一個以上串行標準接口RS - 232C ,以便連接打印機、CRT、上位機或另一臺PLC。

73、</p><p>　　c) 機型應統(tǒng)一:因為同一機型的PLC ,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和管理,其功能及編程方法統(tǒng)一,有利于技術力量的培訓及功能的開發(fā);其外部設備通用,資源可共享,配以上位計算機后,可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺PLC 聯成一個多級分布式控制系統(tǒng),相互通信,集中管理。</p><p>　　d) 編程方式: PLC 的編程分為離線編程和在線編程兩種。中小型PLC 采用離

74、線編程,適用于產品定型的設備和工藝不常變動的設備。大型PLC 多采用在線編程方式,適用于被控設備和工藝常變動的復雜控制</p><p>　　(2)輸入/ 輸出的選擇</p><p>　　選好機型后,應根據實際情況確定輸入/ 輸出的點數及形式。</p><p>　　a) 確定I/ O 點數:應考慮未來擴充和備用的需要,留10 %～20 %的輸入/ 輸出點數作備用。&l

75、t;/p><p>　　b) 模擬輸入/ 輸出接口:它是用來感知傳感器產生的信號的。這些接口測量流量,溫度和壓力的數量值,并用于控制電壓或電流輸出設備。典型接口量程為- 10～ + 10V ,0～ + 10V ,4～20mA 或10～50mA。</p><p><b>　　(3)電源的選擇</b></p><p>　　PLC 供電電源一般為AC85～

76、240V( 也有DC24V) , 適應電源范圍較寬, 但為了抗干擾, 應加裝電源凈化元件, 例如電源濾波器、1: 1 隔離變壓器等。</p><p>　　PLC 上DC24V 電源的使用:各公司PLC 產品上一般都有DC24V 電源, 但該電源容量小, 僅幾十毫安至幾百毫安, 用其帶負載時要注意容量, 同時做好防短路措施, 因為該電源的過載或短路都將影響PLC 的運行。</p><p>　

77、　外部DC24V 電源:若輸入回路有DC24V 供電的接近開關、光電開關等, 而PLC 上DC24V 電源容量不夠時, 要從外部提供DC24V 電源; 但該電源的“負”端不要與PLC 的DC24V 的“負”端以及“公共”端相連, 否則會影響PLC 的運行。</p><p>　　電源的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。</p

78、><p>　　綜上所示，PLC 應選擇S7-200系列，S7-200是整體結構的、就有很高的性能/價格比的小型可編程控制器，根據控制規(guī)模的大?。摧斎?輸出點數的多少），可以選擇相應的CPU。下面來介紹可編程控制器S7-200。</p><p>　　3.4 可編程控制器 S7-200介紹</p><p>　　3.4.1 S7-200 系統(tǒng)基本組成</p>

79、<p>　　同其他的PLC一樣，S7-200的基本組成也是由主機單元加編成器，在需要擴展時，系統(tǒng)組成中還可包括：數字量擴展單元模板、模擬量擴展單元模板、通信設備、人機界面HMI等。</p><p>　　西門子S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構架是由成系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴展模塊組成。它能夠滿足各種設備的自動化控制需求。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工

80、業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等。</p><p>　　S7-200系列PLC可提供4種不同基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構成出基本單元、擴展單元外，還有編程器、存儲器、寫入器、文本顯示器等。圖3.4.1為S7-200 的基本構成</p><p><b>　　圖3 </b></p><p>　　圖3.3

81、 s7-200系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　3.4.2 主機單元CPU的選擇</p><p>　　眾所周知，CPU是計算機的核心，因此也是PLC的核心。在模板式PLC中，CPU是一個專用模板，一般PLC的CPU模板上還有存放系統(tǒng)程序的ROM或EPROM.存放用戶程序或少量數據的RAM，以及譯碼電路、通信接口和編程器接口等。</p><p>　　表為S7-200

82、的技術指標：</p><p>　　表3.1 S7-200的技術指標</p><p>　　本控制系統(tǒng)要求的CPU為24 輸入/16 輸出共42個數字量I/O 點?？蛇B接7 個擴展模塊，最大擴展至248 路數字量I/O 點或35 路模擬量I/O 點。26K 字節(jié)程序和數據存儲空間。6 個獨立的30kHz 高速計數器，2 路獨立的20kHz 高速脈沖輸出，具有PID 控制器。2 個RS485 通

83、訊/編程口，具有PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O 端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。功能最強的單元，可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。通過PLC選擇要求以及控制系統(tǒng)的需要，可知此控制系統(tǒng)應選擇CPU 226型。根據其還可以確定PLC的技術性能，并且確定PLC的輸出為繼電器輸出.</p>&

84、lt;p>　　3.4.3 數字量模塊的選擇</p><p>　　S7--200擴展模塊</p><p>　　為了更好的滿足應用要求，S7-200系列為您提供多種類型的擴展模塊。你可以利用塊完善CPU的功能。表3.2列出了現有的擴展模塊</p><p>　　表3.2 s7-200的擴展模塊</p><p>　　數字量輸入接口電路的作用是把

85、現場的數字( 開關) 量信號變成可編程控制器內部處理的標準信號。數字( 開關) 量輸入接口按可接納的外部信號電源的類型不同, 分為直流輸入接口單元和交流輸入接口單元。數字量( 開關) 輸入接口單元中都有濾波電路及耦合隔離電路。濾波電路有抗干擾的作用, 耦合電路有抗干擾及產生標準信號的作用。</p><p>　　根據系統(tǒng)控制的要求，應選擇EM 223CN作為該系統(tǒng)的數字模塊的擴展，現將EM 223 CN 數字量混合

86、輸入/輸出模塊以及EM 223 CN 24V DC 4 輸入/4 輸出和 EM223 CN 24V DC 4 輸入/4 繼電器輸出如下圖3.4所示:</p><p>　　圖3.4 EM 223 CN 4×24V DC 輸入/4×24V DC、繼電器輸出端子連接圖</p><p>　　數字量輸出接口的作用是把可編程內部的標準信號轉換成現場執(zhí)行機構所需的數字量信號。<

87、;/p><p>　　中間采用光電耦合的作用是抗干擾作用。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型

88、等。在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電一光一電的轉換。</p><p>　　3.4.4 模擬量模塊的選擇</p><p>　　模擬量輸入接口的作用是把現場連續(xù)變化的模擬量標準信號轉換成適合可編程序控制器內部處理的信號, 該信號由若干位二進制數字組成。模擬量輸入接

89、口接受標準模擬信號, 無論是電壓信號還是電流信號均可接收。這里標準信號是指符合國際標準的通用交互用電壓電流信號值, 如4 ～20mA 的直流電流信號, 1～10V 的直流電壓信號等。工業(yè)現場中模擬量信號的變化范圍一般是不標準的, 在送入模擬量接口時一般都需經變送處理才能使用。模擬量信號輸入后一般經運算放大器放大再進行A/D 轉換, 最后經光電耦合, 為可編程控制器提供一定位數的數字量信號。</p><p>　　模

90、擬量輸出接口的作用是將可編程控制器運算處理后的若干位數字量信號轉換為響應的模擬量信號輸出, 以滿足生產過程現場連續(xù)控制信號的需求。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D/A 轉換和信號驅動等環(huán)節(jié)組成。</p><p>　　根據控制系統(tǒng)的要求，此系統(tǒng)選用的模擬模塊EM 231、EM232,其中EM231有3個輸入點，無輸出點；EM232無輸入點，有兩個輸出點。</p><p><b>　

91、　3.5編碼器</b></p><p>　　根據需要選用旋轉編碼器，旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術參數主要有每轉脈沖數（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。</p><p>　　編碼器如以信號原理來分

92、 </p><p>　　增量脈沖編碼器:SPC </p><p>　　絕對脈沖編碼器:APC </p><p>　　兩者一般都應用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件</p><p><b>　　工作原理: </b></p><p>　　由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和

93、接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。 </p><p>　　由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。 </p><p>　　編碼器碼盤的材料

94、有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 </p><p>　　分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線。 </p&g

95、t;<p><b>　　信號輸出: </b></p><p>　　信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。 </p><p>　　信號連接—編碼器的脈沖信號一般連

96、接計數器、PLC、計算機，PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有低有高。 </p><p>　　如單相聯接，用于單方向計數，單方向測速。 </p><p>　　A.B兩相聯接，用于正反向計數、判斷正反向和測速。 </p><p>　　A、B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。 </p><p>　　A、A-，B、B

97、-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。 </p><p>　　對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。 </p><p>　　旋轉編碼器由精密器件構成，故當受到較大的沖擊時，可能會損壞內部功能，使用上應充分注意。</p><p><b>　　3.6激光傳感

98、器</b></p><p>　　系統(tǒng)工作時, 中頻加熱系統(tǒng)通過感應線圈給鋼管加熱到960℃左右,對于這樣高的溫度，我們采用激光傳感器測量，它是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優(yōu)點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等。</p><p>　　激光和激光器 激光是20世紀60年代出現的

99、最重大的科學技術成就之一。它發(fā)展迅速，已廣泛應用于國防、生產、醫(yī)學和非電測量等各方面。激光與普通光不同，需要用激光器產生。激光器的工作物質，在正常狀態(tài)下，多數原子處于穩(wěn)定的低能級E1,在適當頻率的外界光線的作用下，處于低能級的原子吸收光子能量受激發(fā)而躍遷到高能級E2。光子能量E=E2-E1=hv,式中h為普朗克常數，v為光子頻率。反之，在頻率為v的光的誘發(fā)下，處于能級 E2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發(fā)光，稱為受激輻射。激光器首先使工

100、作物質的原子反常地多數處于高能級（即粒子數反轉分布），就能使受激輻射過程占優(yōu)勢，從而使頻率為v的誘發(fā)光得到增強,并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產生強大的受激輻射光，簡稱激光。激光具有3個重要特性:①高方向性（即高定向性，光速發(fā)散角小），激光束在幾公里外的擴展范圍不過幾厘米；②高單色性，激光的頻率寬度比普通光小10倍以上；③高亮度，利用激光束會聚最高可產生達幾百萬度的溫度。激光器按工作物質可分為 4種。①固體激光器：它的工作物

101、質是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹</p><p>　　彎管機電氣控制系統(tǒng)總體設計</p><p>　　4.1彎管機控制系統(tǒng)組成及功能</p><p>　　對于我們所設計的大直徑、厚壁鋼管的中頻加熱彎管機控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)采用上位機（WINCC） + PLC的上下位機結構。下位機PLC作為現場級控制設備,用于數據采集和

102、控制;上位機IPC利用工控組態(tài)軟件完成過程數據的存儲、處理、分析及人機交互界面。系統(tǒng)分為信息管理、控制和設備三層,結構如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 中頻彎管機組控制系統(tǒng)結構 </p><p><b>　　(1)信息管理層</b></p><p>　　信息管理層由上位機( WINCC)、組態(tài)開發(fā)軟件、應用程序等組成。其功能是

103、: ①直觀而集中地顯示彎管機組各運行參數,包括中頻電源運行參數(直流電壓、直流電流、中頻電壓、輸出功率、頻率等) ,彎管參數(線圈移動速度、線圈移動距離、主推</p><p>　　移動速度、主推移動距離、推進角度、溫度等) ; ②完成彎管工藝關鍵技術數據的設定,并能自動保存及調用有效的工藝參數; ③彎制過程的實時溫度曲線顯示、數據儲存、歷史數據的查詢、打印等。</p><p><b&

104、gt;　　(2)控制層</b></p><p>　　控制層由可編程邏輯控制器( PLC)的開關量模塊、模擬量模塊、PLC應用程序等組成。其功能是完成實時數據的采樣與處理,各種控制命令、溫度控制、速度控制算法的實現,異常現象的自動處理等。</p><p><b>　　(3)設備層</b></p><p>　　設備層由電動機、變頻器、旋

105、轉編碼器、紅外測溫儀、直流電壓變送器、直流電流變送器等組成。其功能是接受來自PLC的控制命令,執(zhí)行相應的動作和提供相應的檢測數據。</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)設計</p><p>　　4.2.1 溫度測量</p><p>　　中頻彎管加熱區(qū)溫度測量是中頻彎管工藝過程的難點。加熱區(qū)的溫度控制對彎管的質量有很大的影響, 因此溫度測量問題具有重要的意義。中頻彎管

106、工藝是一種加熱,推彎,冷卻連續(xù)進行的工藝方法。位于加熱區(qū)的管道處于運行之中, 加熱區(qū)被感應圈和冷卻劑包圍, 使其局限在一狹小空間內。當采用水冷卻時噴在高溫管道表面的冷卻水生成大量水蒸汽, 使加熱區(qū)的環(huán)境十分惡劣。因此這種工藝方法不適于使用可直接測量管壁溫度的接觸式測溫方法,只有非接觸的測溫方法才適用于中頻彎管工藝。所以，用熱電偶測溫是行不通的。但在采用非接觸測溫的方法時,由于可觀測到的加熱區(qū)過窄以及灰塵和大量水蒸汽的存在給測溫造成很多困

107、難。為實現加熱區(qū)溫度的準確測量, 我們采用了飛秒光電的DT系列非接觸式光纖傳感紅外測溫儀，該測溫儀是一種結合了非接觸式測溫方法和光纖傳感技術，實現高精度、高重復性、快速響應、非接觸式測量和高性能價格比的新型光纖傳感器類測溫系統(tǒng)。</p><p>　　此外,為了更好地抑制干擾,采用了遞推平均濾波的方法。把連續(xù)取得的N 個采樣溫度值排成一個隊列,每次采到一個新數據即放入隊尾,并擠出隊首原來的一個數據(先進先出原則)

108、。每次取隊列中N 個數據的算術平均值,就可獲得一個平滑度高的測量溫度。</p><p>　　4.2.2 速度測量</p><p>　　在自動化領域，旋轉編碼器是用來檢測位移、角度、速度和加速度的傳感器。它依靠軸桿、齒輪、測量輪或繩纜的控制，將輸入給軸的角度量，利用旋轉轉換原理轉換成相應的電脈沖或數字量，具有體積小，精度高，工作可靠，接口數字化等優(yōu)點。編碼器可把實際的機械參數值轉換成電氣信號

109、，這些信號可以被計數器、轉速表、PLC和工業(yè)PC處理。編碼器廣泛應用于數控機床、回轉臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。</p><p>　　旋轉編碼器是目前應用最多的傳感器，是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于旋轉碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號。&