傳動軸自動專機校直功能的控制系統設計

王德平 孟亞男

（吉林化工學院信息與控制工程學院）

傳統的傳動軸校直系統一般采用繼電器來控制，問題相對較多：控制復雜，接線點較多，線路復雜容易出錯；依靠人工進行最后判斷，可靠性較低；未實現報警功能的自動化，報警準確性低，安全性低；在智能化方面有待提升。 為此，筆者采用PLC 控制方案進行系統設計，整個系統包括自動、手動兩大部分及報警單元［1］。

1 傳動軸自動校直控制系統

1.1 工藝流程

傳動軸自動校直的工藝流程為： 開啟電源后，整個系統開始執行循環掃描；工件放置進入控制系統中，右側伺服電機驅動夾緊工件，下側的傳感器檢測進入的工件，當檢測到工件的彎曲處，將信號傳送給計算機，計算機接收到信號后進行數據處理；根據傳感器傳遞進入計算機的數值來計算所需的電缸壓力并轉換為伺服電機驅動的精確距離。 左側伺服電機驅動工件旋轉，使彎曲部位正對上方的伺服電缸，進行初次校直處理。 校直結束后再度檢測工件彎曲部位，判斷是否符合規定，選擇是進入下一次校直還是結束工作。 當校直超過兩次仍未符合部件精度規定，則判定為廢件［2］。

1.2 控制方案

本次設計主要關于自動校直和手動檢測兩大功能，其中自動校直功能包括檢測與校直兩個功能模塊，夾緊部件、旋轉部件、液壓校直及再度檢測等功能均由伺服電機驅動運行［3］。

控制系統以S7-200 SMART 軟件為控制核心，程序分為手動和自動兩類。 手動程序按單步執行，每執行完下一個動作，就停止運行，其主要作用在于對系統的各個主要功能進行檢測工作。自動程序為本次設計的主要部分，其可以循環執行，當執行完本次循環后，自動進入下次循環工作。

2 I/O 點表的建立及硬件選型

2.1 I/O 點表的建立

通過對現場工藝要求和控制方案的研究，確定整個傳動軸控制系統的I/O 點，具體見表1。

表1 I/O 點表（節選）

2.2 硬件選型

硬件選型是設計整體項目的構架，綜合考慮價格和日后系統設備的維護，確定的硬件配置見表2。

表2 傳動軸校直專機硬件配置

3 傳動軸校直控制系統設計

通過分析傳動軸校直專機的工作過程，結合控制方案與I/O 點表，應用STEP 7 軟件進行項目創建、硬件組態，編寫主程序OB1、手動控制子程序FC2 和自動控制子程序FC3， 并應用STEP 7進行系統實現［4］。

3.1 主程序OB1 和手動控制子程序FC2

主程序OB1 的主要作用是對各子程序進行調用，以及在程序開始時進行上電初始化，然后根據操作者的指令進行子程序的調用。

手動控制子程序FC2 是讓操作者通過按鍵逐步檢測傳動軸各部件能否正常工作，能否給與一個正常的反饋，手動控制的主要作用是作為調試工具［5］。如本次工藝中涉及的各個電機，能否正常工作，能否驅動部件進行預設動作，各個對應的指示燈及報警系統能否正常工作， 具體如圖1所示。

圖1 傳動軸自動校直系統的控制流程

3.2 自動控制子程序FC3

自動控制子程序FC3 的設計采用順序控制設計法，按照傳動軸系統工藝流程的要求進行設計。 順序控制設計法的具體表現形式為順序功能圖， 它能清楚地表現出系統各個工作步的功能、轉換順序和轉換條件，讓程序簡單直觀地表達出來。本次傳動軸的自動控制子程序（圖2）的設計，使得整個系統能夠按照預設的步驟進行相應的工作，只有當完成上一步預設條件才能進行下一步動作，且在每個關鍵步驟設置相應的指示燈來提示對應工作是否完成，使得整個系統簡單易懂好操作［6］。

圖2 自動控制子程序的控制流程

4 結束語

筆者設計運用STEP 7 軟件實現了對傳動軸校直功能的自動化，在技術上有了創新，使得整個系統可靠、精確、易操作，針對各個關鍵操作部位的預警功能， 能夠很好地保障系統的平穩運行，減少了勞動成本，節約了人工需求。