本站原创本文设计并制作了一套以S7-200可编程控制器为核心,触摸屏为人机界面的控制系统,工人只需输入工艺参数就可实现全自动焊接.
【关 键 词 】PLC（可编程控制器） 高速计数 滚焊机
1.老式滚焊机控制系统的缺陷
老式的滚焊机控制系统依靠调整限位开关的位置控制牵引小车和变径滑块的行程,从而控制成品尺寸.调整环筋缠绕纵筋的疏密（螺距）依靠手动调整主驱动系统和牵引系统的配合速度,要制造承插口钢筋笼时,控制变径角度要反复调整牵引小车与变径系统的配合速度,调整起来相当麻烦.一旦需要调整焊接品种,必须重新调整限位开关的位置,主花盘和牵引小车及变径系统的速度匹配关系又要重新反复调整才能满足生产的要求,变径角度和螺距的控制依靠操作人员的经验调整.
2.实现自动控制的技术难点
如要要提高工作效率,实现自动控制,必须要有强大的逻辑控制系统来控制各驱动部分有序工作,并且要使得操作人员可以方便的输入工艺参数.
要实现自动焊接必须解决行程控制的问题,以往传统的做法是设置限位开关或者接近开关,但是这种做法使得焊接不同品种时调整起来十分麻烦.要解决行程控制的可靠性和灵活性,必须采用可靠、灵敏的检测元件接入控制系统,并且在掉电时可以保存行程的实际值.
3.自动控制系统的设计
3.1 总体结构
控制系统由处理系统、数据采集系统、信号输出系统、动力系统、逻辑控制、信号输入、工艺数据输入及数据显示、编程器八个部分组成.
3.2 硬件配置
采用S7-200PLC（CPU224）作为系统的核心部件,可实现各种逻辑控制、数据运算、定时、计数、三角函数的运算等强大的功能.动力系统采用变频器驱动主花盘、变径系统和牵引小车,实现各系统的调速.采用欧瑞公司生产的5.8英寸触摸屏作为人机界面,设定好钢筋骨架的尺寸参数后,由控制管理系统分析,可实现全自动焊接,使自动化程度与产品的精确性大大提高.
3.3 程序设计
PLC的用户程序分为：主程序、子程序0――子程序4.
3.3.1 主程序
包括公共程序、手动模式、零位校正模式、复位模式、联动模式.
（1）公共程序主要完成调用高速计数器的初始化子程序、触摸屏错误输入的处理,各种报警指示等.
（2）手动模式主要完成系统在手动状态下各驱动系统的动作.
（3）零位校正模式是在牵引系统和变径系统长时间工作后出现较大误差时,使牵引小车和变径系统自动回到参考位（零位）后再运行到设定的工作初始位,以减少系统误差的工作模式.
（4）复位模式是自动完成焊接完一个钢筋笼后,欲重复焊接同一尺寸的产品,快速返回工作零位的工作模式.
（5）联动模式是自动完成焊接钢筋笼的工作模式,在此模式下,主花盘按照触摸屏上设定的转速旋转,带动环筋缠绕纵筋；牵引小车按照触摸屏上设定的螺距和主花盘的转速计算出其工作速度,并且与主花盘联动,推动纵筋按照设定的螺距前行,最终将整个钢筋笼从滚焊机上推到成品架上；变径系统是在触摸屏设置钢筋笼为承插口时,当牵引小车到达设定的承口段时自动开始运行,按照触摸屏上设定的变径角度和牵引速度计算出其运行速度,从而完成扩径工作.
3.3.2 子程序SBR0
子程序SBR0是有关高速计数器的初始化程序.S7-200CPU提供了多个高速计数器（HSC0-HSC5）以响应快速的脉冲输入信号,高速计数器独立于用户程序工作,不受程序扫描周期的限制,用户通过相关指令,设置相应的特殊存储器控制高速计数器工作.
3.3.3 子程序SBR1
子程序SBR1是将设定或计算所得的电动机频率值转换成模拟值,从而转换成直流0-10V输出到相应动力系统的变频器模拟量输入端,作为其速度给定信号.
3.3.4 子程序SBR2
SBR2是将计算所得的电动机速度转换成相应的运行频率的子程序,可以在主程序中多次调用.
3.3.5 子程序SBR3
子程序SBR3是对高速计数器HS的当前值进行清零的程序.
当变径系统的参考零位检测接近开关检测到信号时,意味着变径系统达到了最小尺寸,此时将0送入HS的初始值,HS从0开始计数,其HSC的控制字节和工作模式都与子程序SBR0中定义的一致.
3.3.6 子程序SBR4
子程序SBR4是对高速计数器HSC0的当前值进行清零的程序.
其内容与子程序SBR3的内容一致,意味着牵引小车达到了参考零位.
各子程序由主程序一次或多次调用,使得程序间层次、结构分明,有利于简化程序,增强了程序的可读性.
4.AT-2600滚焊机控制系统的优点
（1）单机可生产多个规格,可生产直径DN200-2600mm,生产骨架长度0～4000mm,随意可调,各种平口、企口、承插口砼管钢筋骨架,同时可进行规格外的非标生产,相当于3～4台传统滚焊机控制柜所生产的规格,投资大大降低.
（2）本产品实现了推进系统在焊接完毕后自动快速返回的控制方式,无需人力推回,节省候机时间,从而提高生产效率,减轻劳动强度.
（3）在更换焊接品种时,牵引小车和变径系统会自动到达工作零位,通过编码器实现运动行程的自动控制,无需人为调整限位开关,并且可实现掉电时保存行程的实际值和工作状态.
（4）由于使用了PLC为核心的控制系统,所以系统具有高精度、高可靠性、高抗干扰性,设备故障率大为降低.通过编程实现了发生故障时在触摸屏上自动显示故障部位和故障内容的功能,维护简单方便.
5.滚焊机全自动控制系统的不足
本系统只能自动焊接单层钢筋笼,对于立体网（双层钢筋笼）的自动焊接目前还无能为力.
6.致谢
在此系统的设计制造过程中,江都环球水泥机械集团金崇甄工程师给予电路设计、元件选型以及程序编写方面的指导与协助,扬州林海钢构有限公司于斌总工程师提出许多宝贵意见,同时也得到了公司领导、工程部同仁的大力支持,在此一并致谢!