1 引言
在蜂鸣器自动分检系统中,需要显示蜂鸣器分检的各种工作状态信息,用单片机设计的显示器工作不可靠,开发周期长。本文介绍以西门子S7-200PLC CPU226为核心处理器,TD200显示面板为终端显示设备,显示和查阅蜂鸣器分检的各种工作状态信息,操作方便,可靠性更高。TD200还可以为具有实时时钟的CPU提供设置时间和日期的能力,便于于处理、显示蜂鸣器分检的各种工作状态信息,还可以使用其功能键F1和F2控制系统的起动与停止。
2 蜂鸣器自动分检装置简介
图1为蜂鸣器自动分检装置结构示意图,簧片4、电磁铁5、轨道6组成了一个振动器,可推动蜂鸣器从C经B到A方向的运动。漏斗10里的蜂鸣器由另一个振动器带动另一个漏斗垂直落入,形成整齐的序列进入漏斗底部的圆柱形容器中,在圆柱形容器的底部,由气阀8推动薄铁片向左移动,把蜂鸣器推至轨道上的C处,气阀11、气阀12、气阀14带动相应的顶针移动至轨道底部,这样蜂鸣器就无法连续通过B、A及轨道出口,通过气阀11、气阀12、气阀14的规律伸缩,可实现蜂鸣器在轨道中的间歇运动。在A处,先用正面测试探头检测其参数是否合格,若不合格,再用反面测试探头检测(若蜂鸣器正面朝下),最后确定蜂鸣器是否合格。经过检测,若为合格,控制气阀14带动顶针缩回,则蜂鸣器直接落入装料斗1中。经过检测,若为不合格,控制气阀14带动顶针缩回的同时,用另一个气阀五控制侧向溜槽15伸出,则蜂鸣器经侧向溜槽15后落入装料斗2中。这样通过PLC控制相应的气阀及电器按要求动作,便可实现蜂鸣器的自动分检。
3 蜂鸣器自动分检装置的电气控制系统
3.1 硬件配置
随着技术的发展和应用的普及,人机界面的价格已经大幅下降,一个大规模应用人机界面的时代正在到来[1]。目前,西门子公司正在推广新一代小型PLC S7-1200及其系列产品,应首选S7-1200 PLC与SIMATIC HMI基本型面板作为蜂鸣器自动分检装置的电气控制系统的核心部件。但考虑到分检机显示的信息内容较少,为充分利用实验室的设备,本文选用西门子S7-200PLC CPU226为核心处理器,用TD200显示面板为终端显示设备。
TD200上的通信端口是一个9针D型连接器,它可以用TD/CPU电缆把TD200连接到S7-200 CPU。在一对一配置的情况下,TD200用TD/CPU电缆与S7-200 CPU通信并由S7-200 CPU供电。如图2所示。蜂鸣器次品检测控制系统与簧片振动器控制系统是两个相对独立的控制系统,通过PLC的I/O电路与分检机协调工作。
3.2 软件设计
分检装置电气控制系统的顺序功能图如图3所示,TD显示模块为用户编制的子程序,用于显示和查阅蜂鸣器分检的各种工作状态信息,如当天或某月某天的分检数及产品合格率等,在待机及正在分检时的步中调用。PLC上电后进入初始步,开始工作时,首先开启蜂鸣器次品检测控制系统与簧片振动器控制系统,然后检测漏斗中是否有待检蜂鸣器,若有调用自动分检模块(若无则回初始步)进行自动分检,在调用自动分检模块同时,还调用TD显示模块与故障诊断模块,显示蜂鸣器分检的各种工作状态信息,诊断蜂鸣器的工作状态是否正常,若出现蜂鸣器卡死在通道中,则会在这个分检周期结束后回到初始步。若蜂鸣器的工作状态正常,则会进行数据处理后进入下一个工作周期自动分检。
4 TD200在自动分检装置中的应用
4.1 TD200的组态
TD200是一个文本显示设备,显示S7-200 CPU允许的信息,唯一存储在TD200里的操作参数是TD200的地址、CPU的地址、波特率和参数块的位置[2]。TD200的组态存储在CPU可变存储器里的一个TD200参数块内,STEP7—Micro/WIN提供一个“向导”便于在S7-200 CPU数据存储区中组态参数块和信息,在完成选择项信息之后,TD200组态向导自动把参数块和信息文本写入数据块并下载至S7-200 CPU。
本系统要显示的信息主要有三个:自动分检装置的当前工作状态(并分时显示各功能键的功能)、自动分检装置的当天工作状态统计和历史某天的工作状态统计。为此,首先打开STEP7—Micro/WIN编程软件中的“工具\文本显示向导”,设置如下各参数:
1) 设置‘语言’为 中文,设置‘更新速率’为尽可能快
2) 使能日时菜单,禁用强制菜单,禁用口令保护
3) 保留功能键的标记字节M0
4) 选择一个40字符的消息
5) 选择块开始字节为0,消息使能字节为14,消息信息为24
6) 设置7个消息文本
系统组态后最后得到的数据块如表1所示。
4.2 对TD200组态的编程
如图4所示,梯形图中的网络1至网络6为分时显示消息1(60S)、消息2(5S)、消息3(5S)的程序,当PLC上电时(初始化)、系统起动时或按下功能键F3时,均对M10.0置位,对MBO或M0.2复位。当M10.0为ON时,T101、T102、T103以接力的形式进行定时[3],其状态值分别在第60S末,第65S末,第70S末时变为ON状态,之后复位,进入下一个周期重复工作。T101、T102、T103的状态位分别控制V14.7、V14.6、V14.5,则消息1、消息2、消息3显示时长分别为60S、5S、5S,之后重复出现。网络7、网络8为控制消息4、消息5显示的程序,当按下F4或F5之后,相应的M0.3或M0.4被置位,控制V14.4或V14.3为ON状态,则消息4或消息5显示在TD200上。网络9中,在消息5中输入日期后,通过其编辑通知V218.2来控制V14.2,则消息6显示在TD200上。网络10中,当系统出现故障报警信号时,通过Q1.1控制V14.1,则消息7显示在TD200上[4]。
消息1、消息4、消息5、消息6均在文本中嵌入了数据,PLC把当天的数据经过数据处理类指令处理后,存储至VD40、VD58、VD158、VD178中,供消息显示。消息6的历史分检数存储在VD504～VD624中,历史合格率存储在VD704～VD824中,显示时,先从消息5中的VW220读出其日期,乘以4后得出其偏移量,再分别以&VB500,&VB700为间接寻址的指针,读出其相应日期的历史统计值[5]。最后通过VD234和VD254显示在TD200上。
5 结束语
经过实验室一年多的试运行,结果表明,蜂鸣器自动分检装置运行平稳,性能稳定,操作方便。说明以西门子S7-200PLC CPU224为核心处理器,以T D200显示面板为终端显示设备,所组成的控制系统,是一个高效而可靠的经济型控制系统。
参考文献:
[1] 廖常初.S7-1200PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.12:197-218.
[2] 西门子公司.SIMATIC TD 200操作员界面用户手册[Z].Siemens AG 1997版:2.1-4.5.
[3] 陈建洪.时序编程技术在交通信号灯上的应用[J]. 龙岩师专学报.2002(6): 32-33.
[4] 紫瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京:机械工业出版社,2006.(8):126-135.
[5] 宋伯生.PLC编程理论.算法及技巧[M].北京:机械工业出版社,2006:487-499.
作者简介:陈建洪(1969－),男,副教授,主要从事自动控制及机电一体化方向的教学与与研究。