引言
隨著國家大力發展基建，螺紋鋼得到了廣泛應用。一般螺紋鋼都是成卷加工、存放的，在使用時首先要校直，然后根據不同的工藝要求，切斷成長度不同的各種規格。現有自動校直切斷機送料速度只有30m/min ，生產效率不高，尤其當切斷螺紋鋼長度較長時，送料速度太低限制了勞動生產率提高；由于跟切采用了被動跟切的方法，最小的切斷長度只能達到2m 。為此，無錫某企業委托上海交通大學機電控制研究所研制新型自動校直切段機、要求提高送料速度，在60m min 時，最短創斷長度為0.8m ；在120m/min 時，最短切斷長度為2m ，切斷長度誤差為±5mm 。
1 系統的組成及工作過程
1.1 系統的組成
整個系統的組成框圖如圖1 所示，可編程控制器采用了PCC2003 。PCC 是一種較PLC 更高層次的、專為中小型控制項目設計的計算機控制器，集成了標準的PLC和工業控制計算機的特點，具有多任務分時操作系統，數據運算和處理能力比PLC 更強大。它不僅可用常規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構化高級語言（PL2000）。PCC 的最大特點是分時多任務操作，在工程應用中，可分別編制出控制程序模塊，這些模塊相互獨立運行，但數據保持一定的相互關聯。這些模塊在經過獨立編譯和調試后，可一同下載至PCC 和CPU 中，在多任務操作系統的調度管理下，并行運行（周期可由用戶設定），共同實現項目的控制要求。PCC 幾乎所有硬件都采用模塊結構，可靈活自由地通過任意組合插拔來擴展系統。在本系統中，CPU 的型號是CP774 ，并擴展了16 點輸入的D1439 、8 點繼電器輸出的DO720 、8 點晶體管輸出的D0435 、計數模塊DI/ 13.5 和顯示屏幕PROVIT200O 。
圖1 系統組成框圖
1 - 電機；2 - 雙聯泵；3 、4 、9 - 溢流閥；
5 - 單向閥；6 、7 - 三位四通電液換向閥
8 - 泵；10 - 調速閥；11 - 二位四通電磁閥
圖2 自動校直切斷機的液壓來統原理圖
自動校直切斷機的液壓系統原理圖如圖2 所示。
1.2 系統的工程過程
本系統有手動和自動兩種工作工況。在手動工況下，可以實現主電機點動、切點動、翻點動和系統急停。在主電機點動時，可把螺紋鋼送入主機的送料機構；切點動可把多余的螺紋鋼切掉；翻點動可把已切斷的螺紋鋼從料臺上翻轉下來。設置手動工況確保在設備維修和出現故障時也便于操作。
在自動工況下，利用光電轉換器來計量主機所送螺紋鋼的長度，一旦達到設定值，PCC 立即給跟切缸發出跟切的信號，D3 通電，跟切缸帶動切刀運動，延時一定時間后，給切斷缸發出切斷信號，如切刀在Dl 一邊，Dl 就通電；反之則D2 通電，同時給翻轉缸發出翻轉信號，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的初始位置，而跟切缸、翻轉缸到位后立即復位，即D3 斷電，D4 通電，跟切缸退回，D5 斷電，翻轉缸復位，為下一循環作好準備。
2 PCC 控制軟件系統的設計
2.1 PCC 編程軟件的特點
PCC 采用通用的PC 機作為在線編程開發工具，編程軟件為一個多窗口界面的集成開發環境，程序結構設計為一種稱為GDM (Graphic Design Method) 圖形設計方法下的模塊式設計，它通過將整個項目（應用程序）劃分為項目、處理器和任務等不同層面，各個層面上均采用GDM 圖形方法來設計各模塊間的結構關系，GDM 為編程者在對項目總體的把握上，提供了一個分析和管理的強有力的工具。
PCC2003 有低速級（TC# TC #4）和高速級（HS # l）兩個任務級別，如圖3 所示。箭頭越往上，任務級別越高，其掃描周期也越短，高級別的任務可中斷低級別的任務。PCC 的系統調度管理軟件根據掃描周期把時間分成片，按照任務級別的高低自動先后循環往復掃描程序。
圖3 任務級別
2.2 系統控制軟件
根據PCC 多任務的特點，在實際系統設計時要注意：1）把實時性要求高的任務放在高級別中，即執行循環次數多；2）單個任務程序的執行時間要小于該任務級別的掃描周期，否則會出錯。本系統中，系統控制軟件由7 個控制模塊組成：（1）操作界面；（2）系統初始化；（3）液壓啟動；（4）手動工況；（5）自動工況；（6) 自動停止；（7）停止。除操作界面和系統初始化外，其他任務的任務級別的選擇見表1 。整個控制程序采用PL2000 高級語言來編制。由多個并行任務模塊協同完成，任務模塊的系統流程如圖4 所示。
圖4 系統流程圖
表1 任務級別的選擇
2.3 系統控制軟件設計時應注意的問題
1）本系統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系。系統所提供的延時器的最小延時單位為10ms ，在系統調試時，希望延時時間的最小單位可以為1ms ，考慮到PCC 的高速級任務的掃描周期為1ms ，故在編程時，沒有利用系統的延時器，而是利用系統的掃描周期進行延時。
2）由于計數模塊DI135 的計數位數只有16 位，而在實際應用中，有時計數的范圍遠遠超過16 位，因此必須考慮擴大計數器的量程。
3）互鎖保護：為了防止發生誤動作，本系統設計了許多互鎖回路。如：手動工況與自動工況互鎖，高速與低速互鎖，因為共享了軟啟動器，主電機與液壓系統電機不能同時啟動互鎖等。
3 結語
該設備經安裝調試，現已正常運行，運行效果良好，精度較高，重復性較好，達到±4mm ，該系統可通過操作界面方便地調整系統參數，實時顯示生產數據，使用方便。
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