引言
隨著國家大力發(fā)展基建，螺紋鋼得到了廣泛應(yīng)用。一般螺紋鋼都是成卷加工、存放的，在使用時首先要校直，然后根據(jù)不同的工藝要求，切斷成長度不同的各種規(guī)格。現(xiàn)有自動校直切斷機(jī)送料速度只有30m/min ，生產(chǎn)效率不高，尤其當(dāng)切斷螺紋鋼長度較長時，送料速度太低限制了勞動生產(chǎn)率提高；由于跟切采用了被動跟切的方法，最小的切斷長度只能達(dá)到2m 。為此，無錫某企業(yè)委托上海交通大學(xué)機(jī)電控制研究所研制新型自動校直切段機(jī)、要求提高送料速度，在60m min 時，最短創(chuàng)斷長度為0.8m ；在120m/min 時，最短切斷長度為2m ，切斷長度誤差為±5mm 。
1 系統(tǒng)的組成及工作過程
1.1 系統(tǒng)的組成
整個系統(tǒng)的組成框圖如圖1 所示，可編程控制器采用了PCC2003 。PCC 是一種較PLC 更高層次的、專為中小型控制項(xiàng)目設(shè)計的計算機(jī)控制器，集成了標(biāo)準(zhǔn)的PLC和工業(yè)控制計算機(jī)的特點(diǎn)，具有多任務(wù)分時操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力比PLC 更強(qiáng)大。它不僅可用常規(guī)PLC 的梯形圖（LAD）和指令表( STL）來編程，而且提供了基于文本的面向過程的結(jié)構(gòu)化高級語言（PL2000）。PCC 的最大特點(diǎn)是分時多任務(wù)操作，在工程應(yīng)用中，可分別編制出控制程序模塊，這些模塊相互獨(dú)立運(yùn)行，但數(shù)據(jù)保持一定的相互關(guān)聯(lián)。這些模塊在經(jīng)過獨(dú)立編譯和調(diào)試后，可一同下載至PCC 和CPU 中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下，并行運(yùn)行（周期可由用戶設(shè)定），共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。PCC 幾乎所有硬件都采用模塊結(jié)構(gòu)，可靈活自由地通過任意組合插拔來擴(kuò)展系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，CPU 的型號是CP774 ，并擴(kuò)展了16 點(diǎn)輸入的D1439 、8 點(diǎn)繼電器輸出的DO720 、8 點(diǎn)晶體管輸出的D0435 、計數(shù)模塊DI/ 13.5 和顯示屏幕PROVIT200O 。
圖1 系統(tǒng)組成框圖
1 - 電機(jī)；2 - 雙聯(lián)泵；3 、4 、9 - 溢流閥；
5 - 單向閥；6 、7 - 三位四通電液換向閥
8 - 泵；10 - 調(diào)速閥；11 - 二位四通電磁閥
圖2 自動校直切斷機(jī)的液壓來統(tǒng)原理圖
自動校直切斷機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖如圖2 所示。
1.2 系統(tǒng)的工程過程
本系統(tǒng)有手動和自動兩種工作工況。在手動工況下，可以實(shí)現(xiàn)主電機(jī)點(diǎn)動、切點(diǎn)動、翻點(diǎn)動和系統(tǒng)急停。在主電機(jī)點(diǎn)動時，可把螺紋鋼送入主機(jī)的送料機(jī)構(gòu)；切點(diǎn)動可把多余的螺紋鋼切掉；翻點(diǎn)動可把已切斷的螺紋鋼從料臺上翻轉(zhuǎn)下來。設(shè)置手動工況確保在設(shè)備維修和出現(xiàn)故障時也便于操作。
在自動工況下，利用光電轉(zhuǎn)換器來計量主機(jī)所送螺紋鋼的長度，一旦達(dá)到設(shè)定值，PCC 立即給跟切缸發(fā)出跟切的信號，D3 通電，跟切缸帶動切刀運(yùn)動，延時一定時間后，給切斷缸發(fā)出切斷信號，如切刀在Dl 一邊，Dl 就通電；反之則D2 通電，同時給翻轉(zhuǎn)缸發(fā)出翻轉(zhuǎn)信號，即D5 通電。由于采用了雙刀切斷，切斷缸到位后便是下一循環(huán)的初始位置，而跟切缸、翻轉(zhuǎn)缸到位后立即復(fù)位，即D3 斷電，D4 通電，跟切缸退回，D5 斷電，翻轉(zhuǎn)缸復(fù)位，為下一循環(huán)作好準(zhǔn)備。
2 PCC 控制軟件系統(tǒng)的設(shè)計
2.1 PCC 編程軟件的特點(diǎn)
PCC 采用通用的PC 機(jī)作為在線編程開發(fā)工具，編程軟件為一個多窗口界面的集成開發(fā)環(huán)境，程序結(jié)構(gòu)設(shè)計為一種稱為GDM (Graphic Design Method) 圖形設(shè)計方法下的模塊式設(shè)計，它通過將整個項(xiàng)目（應(yīng)用程序）劃分為項(xiàng)目、處理器和任務(wù)等不同層面，各個層面上均采用GDM 圖形方法來設(shè)計各模塊間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，GDM 為編程者在對項(xiàng)目總體的把握上，提供了一個分析和管理的強(qiáng)有力的工具。
PCC2003 有低速級（TC# TC #4）和高速級（HS # l）兩個任務(wù)級別，如圖3 所示。箭頭越往上，任務(wù)級別越高，其掃描周期也越短，高級別的任務(wù)可中斷低級別的任務(wù)。PCC 的系統(tǒng)調(diào)度管理軟件根據(jù)掃描周期把時間分成片，按照任務(wù)級別的高低自動先后循環(huán)往復(fù)掃描程序。
圖3 任務(wù)級別
2.2 系統(tǒng)控制軟件
根據(jù)PCC 多任務(wù)的特點(diǎn)，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計時要注意：1）把實(shí)時性要求高的任務(wù)放在高級別中，即執(zhí)行循環(huán)次數(shù)多；2）單個任務(wù)程序的執(zhí)行時間要小于該任務(wù)級別的掃描周期，否則會出錯。本系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制軟件由7 個控制模塊組成：（1）操作界面；（2）系統(tǒng)初始化；（3）液壓啟動；（4）手動工況；（5）自動工況；（6) 自動停止；（7）停止。除操作界面和系統(tǒng)初始化外，其他任務(wù)的任務(wù)級別的選擇見表1 。整個控制程序采用PL2000 高級語言來編制。由多個并行任務(wù)模塊協(xié)同完成，任務(wù)模塊的系統(tǒng)流程如圖4 所示。
圖4 系統(tǒng)流程圖
表1 任務(wù)級別的選擇
2.3 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計時應(yīng)注意的問題
1）本系統(tǒng)的動作采用時間順序控制的方法，因此編程時要特別注意延時信號的邏輯關(guān)系。系統(tǒng)所提供的延時器的最小延時單位為10ms ，在系統(tǒng)調(diào)試時，希望延時時間的最小單位可以為1ms ，考慮到PCC 的高速級任務(wù)的掃描周期為1ms ，故在編程時，沒有利用系統(tǒng)的延時器，而是利用系統(tǒng)的掃描周期進(jìn)行延時。
2）由于計數(shù)模塊DI135 的計數(shù)位數(shù)只有16 位，而在實(shí)際應(yīng)用中，有時計數(shù)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過16 位，因此必須考慮擴(kuò)大計數(shù)器的量程。
3）互鎖保護(hù)：為了防止發(fā)生誤動作，本系統(tǒng)設(shè)計了許多互鎖回路。如：手動工況與自動工況互鎖，高速與低速互鎖，因?yàn)楣蚕砹塑泦悠鳎麟姍C(jī)與液壓系統(tǒng)電機(jī)不能同時啟動互鎖等。
3 結(jié)語
該設(shè)備經(jīng)安裝調(diào)試，現(xiàn)已正常運(yùn)行，運(yùn)行效果良好，精度較高，重復(fù)性較好，達(dá)到±4mm ，該系統(tǒng)可通過操作界面方便地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，實(shí)時顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使用方便。
貝加萊（B&R）工業(yè)自動化是一家專業(yè)致力于創(chuàng)新自動化前沿技術(shù)的全球性領(lǐng)導(dǎo)廠商，總部位于奧地利，目前已在全球60個國家設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，擁有155個辦事處。“完美自動化”與“您的全球自動化合作伙伴”是貝加萊工業(yè)自動化的使命與追求。
1996年8月，貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司正式落戶中國上海，本地化的銷售與精湛的技術(shù)隊(duì)伍為中國客戶帶來更迅捷的服務(wù)響應(yīng)。十幾年來，貝加萊（中國）一直專注于為國內(nèi)用戶提供高品質(zhì)的自動化全線產(chǎn)品和優(yōu)秀的技術(shù)解決方案。如今，貝加萊的產(chǎn)品和方案已廣泛應(yīng)用于機(jī)械自動化領(lǐng)域，如包裝、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機(jī)床、半導(dǎo)體、制藥等行業(yè)；以及過程自動化領(lǐng)域，如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業(yè)。目前，貝加萊（中國）已成立了北京、廣州、濟(jì)南、西安、成都和沈陽辦事處，上海和西安建立了完備的技術(shù)培訓(xùn)中心，以及分布在全國的大學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。
