浅谈滑油冲洗试验器控制系统研制

卢森

（中国航发贵州黎阳动力，贵州 贵阳 550016）

发动机零部件的冲洗工作，长期以来采用的是人工模式。随着现代工业的发展，自动化技术日趋成熟，以减轻劳动者的工作负担、提高工作效率为目的一些工业技术，正逐步应用到我们的生产和研制中。本装置的研制正是在时代需求下的产物。整体的机械构造上，由原来的一路人工冲洗，扩展为五路自动冲洗，并可控制摇台是否投入，机械设计由专人完成，本次工作完成的是该试验器的控制系统部分。控制系统的工作压力、温度和时间只需按照工艺要求，在触摸屏上设定好，由控制系统来保证，并自动完成清洗任务。

1 控制模式

控制系统的主构架采用：HMI+PLC+执行机构

人机界面：HMI（Human Machine Interface），采用深圳合信（Co-trust）TP10型触摸屏,使用软件MagicWorks HMI进行编程。

可编程控制器：PLC（Programmable Logic Controller），采用合信（Co-trust）CPU224+与EM235组合，使用软件MagicWorks PLC进行编程。

CPU224+为集成数字量14点输入，10点输出，1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由通讯能力。

EM235为扩展模块，提供模拟量输入输出，12位的A/D转换器。4路模拟量输入和1路模拟量输出，输入输出可以为0-10V电压或是4-20mA电流，由DIP开关设置。

合信PLC是基于西门子S7-200的产品，有自己的特点，软件除了自己的软件MagicWorks PLC，也可使用西门子STEP 7 MicroWIN。HMI与PLC通过PPI电缆完成硬件连接，在MagicWorks HMI，完成软件设置，如图1。

图1 HMI连接设置

2 控制过程设计

设计工作包括控制电路设计、PLC编程、HMI编程和整机调试。

2.1 电路设计

电路设计，是整个控制设计的先锋。完成控制功能是首要目的，使操作简单智能则是自动控制的高要求。

从控制方式模型的建立，重要功能器件的选择、采购周期，电器柜器件的安放，到接线端子规格和屏蔽保护等，都是需要考虑的内容。

本工程设计的电路原理图由软件AutoCAD Electrical完成，图2为其中电路示例中数字输出电路：

图2 数字输出电路

2.2 PLC程序编制

PLC作为整个控制的核心部分，需要做的工作很多。

完成上位机与PLC的通讯配置，连接PLC，即可开始编程工作（图3）。

图3 PLC通讯设置

通过控制程序的编写和运行，采集数字信号和模拟信号，完成外部受控对象的控制以及数据的显示。

编制的部分PLC程序如图4。

2.3 HMI程序编制

带触摸屏功能的HMI，可以节省大量的控制按钮，更重要的是，能实时显示采集的各种重要数据。根据需要，还可完成历史资料趋势显示、产生报表、警报产生与记录等诸多功能（图5）。

图4 部分PLC程序

图5 HMI之模拟量设置

根据需要，本工程通过编程完成的部分功能页面示例如图6、7。

图6 操作页面

图7 设定页面

3 问题处理

调试运行中，遇到诸多意料中的问题，如压力调节、模拟量数值采集失真、现场走线等；同时也遇到一些意料之外的问题，如变频器干扰、编程和调试不能同时进行等。这些问题，通过相关技术资料和产品服务技术都得到了圆满解决。

通讯是整个工作的难点，包括上位机与HMI通讯（通讯线与软件设置）；上位机与PLC的通讯（通讯线与软件设置）；HMI与PLC的通讯（接口、通讯协议、通讯方式和电缆）；PLC和各模拟量模块通讯及数据交换，除此，还有如下的问题。

3.1 模拟量的采集和校准

这里涉及模拟量的数模转换、数据变量的转换等大量基础性工作，更有数据校准的复杂工作。

本工程采用电流信号。A/D转换数学方程：

A0～Am对应4～20mA，D0～Dm对应6400～32000，本工程中，温度传感器（-50～100℃）和压力传感器（0～1.5Mp）的计算如下：

模拟量输出控制变频器：5～50Hz的工作频率对应变频器模拟值A0～Am：4～20mA，也对应数字值D0～Dm：6400～32000，计算式如下：

计算出的数值，控制变频器，理想与现实的差距，可以通过变频器参数的设置作成调整。

3.2 抗干扰问题

由于变频器的存在，不可避免地会发生干扰现象。在不做任何处理的情况下，人机界面甚至出现死机现象。

通过合理安排器件、设计线槽路线、加装滤波装置等，完全解决了干扰的问题。另对现场取电做了严格的三相五线制要求。

3.3 安全问题

设置用户登录界面，避免无关人员的随意操作。未获得相应权限，无法对机床进行越权操作，以此保证人员和设备的安全。

4 结语

从设备投放到使用，经过大量实践工作，现场反馈信息良好。

由于HMI+PLC的灵活配置，保证了该设备的延伸功能。如果用户需要，还可通过版本升级，来完成更多实际需要的工作。