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摘 要：介绍轮胎胎面挤出联动机组中切割控制系统硬件组成及软件设计,重点论述胎面切割装置PLC控制、定长切割及人机对话的实现。
关键词：工业触摸显示屏 高速计数定长 变频调速
一、概述
目前国内轮胎胎面挤出联动机组切割控制系统 大多采用直流电机弱磁调速、双限位开关或数控仪表定长切割。由于直流电机电刷和限位开关有触点定长及设备环境不好等原因，使控制系统可靠性低，维修量大，采用数控仪表也只能实现无触点计数定长的单一控制，系统的控制线路复杂，接线点多，同样存在系统可靠性低，维修量大的缺点。
我们通过实践并吸取国外此类控制系统的优点采用PLC高速中断计数定长切割、触摸屏上位通讯操作显示、变频器无级调速并以光点开关、光电编码器为检测元件组成胎面挤出联动机组切割控制系统。系统显示直观，便于操作，自动化程度高，线路简单，维修量少，系统的可靠性大大提高，定长尺寸达10m以上，切割精度达±2mm，达到工艺技术指标及生产要求。而且造价低，适用于新设备设计及旧设备的技术改造。
二、系统硬件
1、PLC采用SIEMENS公司的最新产品S7-200系列CPU214，具有结构小巧，运行速度高，逻辑运时 间为0.8us/指令。具有浮点运算、PID功能。有通讯接口。CPU214输入输出点为14I/10O继电器输出，其中输入点I0.0接光电编码器PG（装在切割运输带辊道上）的A相，用于PLC高速度计数定长。I0.6接PG的B相，用于PLC高速计数测量切割运输带的速度。I0.2、I0.3接接近开关GD1、GD2，用于刀架限位及确定刀架移动方向。I0.4接光电开关GD3，用于检测胎面是否进入切割装置，作为启动高速计数器和切割运输带电机的条件。I0.5、I0.7接变频器、切刀电机热继电器常闭接点，用于触摸屏及电铃显示报警。输出点Q0.0接变频器FWD点，用于控制变频器的启停。Q0.1接变频器X1点，用于控制变频器的高低频率。Q0.4、Q0.5接接触器KM2、KM3，用于控制刀架电机的正反转。Q0.6接接触器KM1，用于控制切刀电机。Q0.7接电铃，用于故障报警。
2、选用美国Digital公司GP270L工业触摸显示屏作为PLC上位通讯，不需要PLC上位通讯模块，直接与PLC编程口通过RS-422联接，通过触摸屏组态完成切割的操作和显示。
3、切割运输带电机采用变频调速，变频器型号为FRN7.5G9S-4EX，功率7.5KW。
4、采用300P/R光电编码器PG，A相用于定长计数，B相用于检测切割运输带速度。光电开关GD1、GD2、GD3均采用反射式OMRON产品。硬件系统图见图1
图1
三、系统软件
系统软件分胎面定长切割、切割过程、运输带速度检测、触摸屏组态四个部分。
1、胎面定长切割、切割过程程序
通过PLC高速计数器HSC0对PG光电编码器A相脉冲高速计数，并采用两个高速计数中断事件12（计数经过值与目标值一致）。首先将控制字节SMB37置为16#EC将HSC0定义为单方向计数、可更新目标值和计数经过值、激活HSC0，指定中断事件12调用中断程序0，并将变频器高速段目标值送入SMD42，计数经过值SMD38置0。在触摸屏操作将PLC置自动状态并由光电开关GD3判断运输带上是否有橡胶胎面，由此启动HSC0，Q0.0导通，Q0.1禁止导通，变频器FWD—CM接通，切割运输带电机在高速段运转，当计数值与高速段目标值一致，启动中断程序0，Q0.1导通，变频器X1—CM接通，切割运输带电机转为低速段爬行，指定中断事件12调用中断程序1，并将切割总长目标值送入SMD42。当计数值与切割总长目标值一致，启动中断程序1，Q0.0、Q0.1断开，变频器FWD—CM、X1—CM断开，切割运输带电机制动停止，由接近开关根据刀架位置确定KM2或KM3导通，使刀架电机运行，KM1导通，切刀电机运行切割胎面。由接近开关判断切割完毕，停刀架电机，并重新启动子程序，如此反复。程序见图2 （其中VD110和VD114为高速段目标值和切割总长目标值，由触摸屏操作设定，仅设定切割总长目标值，高速段目标值由PLC计算），程序初始化及切割程序略。
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1 LD M0.7 |
14 LD SM0.0 |
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2 CALL 0 |
15 MOVD VD114,SMD42 |
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3 S O0.1,1 |
16 ATCH 1,12 |
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4 SBR 0 |
17 HSC 0 |
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5 LD SM0.0 |
18 S O0.1,1 |
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6 MOVB 16#EC,SMD37 |
19 RET1 |
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7 HDEF 0.0 |
20 INT 1 |
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8 MOVD 0,SMD38 |
21 LD SM0.0 |
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9 MOVD VD110,SMD42 |
22 R O0.0,1 |
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10 ATCH 1,12 |
23 R O0.7,1 |
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11 HSC 0 |
24 S M0.7,1 |
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12 RET |
25 RET1 |
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13 INT 0 |
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图2
2、运输带速度检测程序
通过PLC高速计数器HSC1对PG光电编码器B相脉冲高速计数，并采用定时中断事件10，定时采样时间设定为100ms。首先将控制字节SMB47置为16#EC将HSC1定义为单方向计数、可更新目标值和计数经过值、激活 HSC1，指定定时中断事件10每100ms调用中断程序2，取HSC1的计数值并将其置0。通过对HSC1计数值换算计算出运输带速度实际值。程序见图3
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1 LD SM0.0 |
9 MOVB 100,SMB34 |
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2 CALL 1 |
10 ATCH 2,10 |
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3 SBR 1 |
11 HSC 1 |
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4 LD SM0.0 |
12 RET |
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5 LD 16#EC,SMB47 |
13 INT 2 |
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6 HDEF 1,0 |
14 LD SM0.0 |
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7 MOVD 0,SMD48 |
15 MOVD HC1,VD120 |
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8 MOVD 16#FFFF,SMD52 |
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图3
3、触摸屏组态程序
包括主画面、设定画面，主画面主要包括显示胎面切割长度经过值、胎面切割长度设定值、运输带速度、当班切割胎面数、当天切割胎面数、当月切割胎面数、实时时间。设定画面主要包括胎面切割长度设定、胎面切割补偿值设定及程序相关计数器、计时器参数设定，同时包括手动调试操作、故障报警等。整个系统不需要任何操作元件，全部在触摸屏中完成。
四、结束语
该控制系统无论在硬件的选择还是在软件的设计都是可行的、先进的，在国内外都具有领先水平。如果和联动机组中的冷却装置变频传动控制、辊道秤、分离机控制组成集中控制系统，其价格性能比更具突出。
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