一、系統(tǒng)要求 

現(xiàn)要制定一套自動檢測方案來檢測手柄瞬時壓力的測試系統(tǒng)，具體的控制要求如下：

1、能夠檢測生產(chǎn)線組裝部件;生產(chǎn)能力150臺/h。

2、手柄的關(guān)閉壓力15N&plun;1N;傳感器的誤差檢測范圍在≤0.5%以內(nèi)。

3、系統(tǒng)配有緊急停止控制開關(guān);配有行程和負(fù)載的保護(hù)裝置。

4、采用控制器和計算機(jī)配合的控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)控制方案

根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求，采用S7-200 PLC作為主控制器來采集和分析手柄的瞬時壓力的大小，做信號分析，根據(jù)產(chǎn)品的變化，應(yīng)力可以設(shè)定。

S7-200PLC是針對小型項目開發(fā)的可編程控制器，它的特點(diǎn)是：易組態(tài)，容易學(xué)習(xí)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而占據(jù)很大的市場份額。CPU集成了部分DI和DO的控制點(diǎn)，如圖1所示：

圖1 SIEMENS S7-200PLC的CPU

根據(jù)壓力的大小確認(rèn)是否要求使用伺服系統(tǒng)來調(diào)整壓力。在伺服系統(tǒng)需要調(diào)整判斷過程中，需要檢測判斷伺服電機(jī)是否到位，可以根據(jù)限位開關(guān)的動作情況PLC確認(rèn)伺服電機(jī)是否到位。但是伺服控制的過程是借助于S7-200的脈沖輸出通道來完成的，這樣能夠伺服電機(jī)的控制。

應(yīng)力傳感器的測力準(zhǔn)確性可以采用高，高靈敏度的傳感器，這樣可以在測力過程中控制器能夠準(zhǔn)確采集瞬時變化的應(yīng)力，然后根據(jù)應(yīng)力的大小，判斷是否讓伺服電機(jī)動作。

在上氣缸受到應(yīng)力時，向下移動過程中，需要設(shè)計一個過力保護(hù)裝置，當(dāng)壓力過大將手柄壓下過低需要采取保護(hù)，PLC可以通過限位開關(guān)或者光電開關(guān)來檢測手柄的位置是否過當(dāng)前的位置。當(dāng)該位置時，就應(yīng)該停止氣缸的移動，否則會將設(shè)備損壞。另外，當(dāng)PLC檢測應(yīng)力合適后，要將手柄移開，可以使用旋轉(zhuǎn)氣缸將手柄抬起，抬起過程要檢測抬起是否過規(guī)定的位置，需要使用限位開關(guān)或者光電開關(guān)來限制抬起的位置，整個過程可以通過PLC控制器來完成。

PLC可以接收來自現(xiàn)場的控制按鈕箱中的一些按鈕信號，例如緊急停止按鈕信號需要被采集到控制系統(tǒng)中作為保護(hù)的一個不可少的部分。

在機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)中，采用當(dāng)前應(yīng)用廣泛的WinCC V6.0組態(tài)監(jiān)控軟件， WinCC V6.0是西門子主流的人機(jī)界面軟件，通過通訊模塊可以實現(xiàn)和S7-200 控制器無縫、、穩(wěn)定的通訊連接。WINCC是SIEMENS在過程自動化領(lǐng)域中的技術(shù)與MICROSOFT在軟件世界的水平相結(jié)合的產(chǎn)物。WINCC即WINDOWS_CONTROL_CERTER（視窗控制中心）。WINCC是一個強(qiáng)大的開放的監(jiān)控系統(tǒng)，既可以用來完成小規(guī)模的簡單的過程監(jiān)控應(yīng)用，也可以用來完成復(fù)雜的應(yīng)用。在任何情況下WINCC都可以生成漂亮而便捷的人機(jī)對話接口，使操作員能夠清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過程。

采用WinCC服務(wù)器，為了實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控，我們通過組態(tài)主要提供以下操作畫面：

（1）操作菜單界面：系統(tǒng)主要的操作畫面，通過按鈕和切換鍵來切換；

（2）系統(tǒng)總貌畫面：提供本系統(tǒng)總貌的平面布置圖，一方面反映系統(tǒng)總體工藝流程和平面布置，同時還提供畫面進(jìn)入功能，用戶通過點(diǎn)擊對應(yīng)流程進(jìn)入相應(yīng)的工段流程畫面；

（3）用戶流程圖畫面：提供主要工段的生產(chǎn)流程畫面，在該畫面中顯示主要的工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等，并可進(jìn)行關(guān)鍵位置的集中操作。通過該畫面，可以進(jìn)入各工段單點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行顯示畫面進(jìn)行局部位置的和操作；

（4）測點(diǎn)一覽畫面：以表格形式顯示系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前信息，包括模擬量輸入、輸出和開關(guān)量輸入、輸出，同時可實現(xiàn)參數(shù)越限報警；

(5) 趨勢顯示畫面：提供主要監(jiān)控參數(shù)的趨勢顯示，包括實時趨勢顯示和歷史趨勢顯示，趨勢顯示內(nèi)容可以動態(tài)調(diào)整，包括顯示上下限、顯示顏色，顯示時間段等，并可以查詢?nèi)我鈺r間點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

（6）報警查詢畫面：對報警信息的查詢，查詢內(nèi)容包括報警時間、報警信息發(fā)生時的狀態(tài)等；

（7）單點(diǎn)信息顯示畫面：將關(guān)鍵點(diǎn)的趨勢、狀態(tài)、當(dāng)前信息等集中在一副畫中顯示；

（8）打印功能：系統(tǒng)管理提供了定時打印、事故打印和隨機(jī)打印幾種方式，操作員可以根據(jù)系統(tǒng)管理需要方便地使用。

三、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求和控制方案確定的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如下圖2所示：

圖2  系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)圖中可以看到，有計算機(jī)安裝Wincc，借助計算機(jī)的強(qiáng)大功能Wincc完成數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)顯示，故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢和指令發(fā)送等。