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水泥涵管因强度高、抗压性好，又耐腐蚀、不易渗漏、生产成本低而被广泛应用于基础设施建设和市政建设。影响水泥管道制品的性能和质量的因素，除水泥本身外，很大程度取决于内衬钢筋骨架的质量。 

1.问题的提出 

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滚焊机是砼制品行业的专用机械设备。目前我国在生产实际使用的滚焊机，一部分完全靠手工操作，生产效率低，产品质量没有稳定保证；一部分采用单片机控制，实现自动变径生产，提高了生产效率，满足多品种、多规格的产品需求，但是在保证螺距精度中仍然靠手工或机械传动调节。电机调速采用电磁调速，存在螺距误差大、滚焊速度和螺距无法随意调节、焊点无法跟踪等问题，仍然未从根本上保障产品质量的稳定。 

滚焊机螺距自动调节代替手工操作是水泥制品行业技术进步的必然要求，本文介绍采用可编程序控制器(PLC)和交流电机变频调速技术，实现了螺距自动调节，提高了滚焊机的自动化控制水平。 

2.自动加工系统的结构及原理 

采用PLC和交流电机变频调速技术的自动加工系统主要由主机控制和变频器行走控制及焊接控制电路两部分组成.

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2.1系统的组成 

滚焊机计算机及变频自动控制系统主要由以下5个部分组成。 

1）人机界面 

它是控制系统运行的操作平台，主要显示工艺参数、操作指令、程序运行监控和报警等信息。 

2）可编程序控制器 

PLC作为系统的控制机用来完成加工中的螺距自动计算和大、小车电机转速匹配的计算以及各种工艺参数的输入、修改、故障诊断处理、异常报警等，完成在加工中焊点的检测和追踪。其特点是操作方便、通信监控容易，保证了产品的精度、质量和系统运行安全。 

3）变频器 

选用专用无传感器矢量控制、恒转矩输出型变频器（INV）作为花盘与小车电机的驱动器。 

4）焊接控制电路 

主要完成焊接信号的检测与传输、执行PLC发出的工作指令。 

5）通讯接口 

采用MODBUS总线通讯方式，用RS485、RS232通讯接口来获取所有的实时数据和告警信息。 

2.2系统工作原理 

1）主机控制和变频器行走控制 

系统根据工艺要求输入螺距宽度和主车花盘的给定转速，通过计算机自动计算控制螺距小车所行走的距离，并同设定的螺距值进行比较，产生纠偏控制量，经D/F数频变换后输出给小车变频器，自动保证螺距的尺寸不变。当主车花盘转速发生变化时，控制系统发出信号，控制小车的速度随之变化，使设定的螺距值保持不变；当加工工件接近预设的长度时，控制变频器输出减小，电机开始减速，达到要求尺寸时发出停机信号并报警，通知加工结束。 

2）焊接控制 

焊接电路通过安装在大盘后的焊接传感器对焊点进行检测、跟踪，PLC根据接收数据（脉冲计数、转速变化等）信息准确计算，采用脉宽调制控制触发双向可控硅，对焊接电路进行自动控制，实现间断通电，保证各焊点jingque焊接，并通过控制软件对设定的过载参数进行过载保护，确保焊接质量。 

3.加工状态控制方式 

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为满足不同产品生产的需要，系统设有4种加工状态控制方式。 

1)自动加工状态选择自动加工状态时，系统可根据预设定的螺距长度自动完成加工运算和焊接控制，花盘与小车的运行由PLC控制软件自动识别计算而相互匹配。 

花盘转速人为变化时，小车行走的速度将跟随变化，保证加工的螺距长度不变。为防止误操作，在运行过程中工艺参数的改变无效，只有在停机状态下修改有效。该状态在大批量生产单一产品情况时十分有效。 

2)调整加工状态选择调整加工状态时，花盘与小车的运行由各自的外部按键控制，运行频率由外部端子给定。该状态使用户可根据实际需要随意控制花盘与小车的位置，完成上、下料，主车正、反转，手动点焊及检修操作等。该状态适用于多品种、多规格产品的生产。 

3)手动加工状态选择该状态时，花盘与小车的运行相互独立，运行频率由各自的外部端子调节，调节花盘与小车的运行频率可改变加工螺距的宽度。该状态可满足用户对特殊加工的需要。 

4)特殊加工状态本系统还提供了两种焊接方式以及特型加工方式可供选择：①连续焊接方式，即对每一个焊接点都进行检测并焊接；②间隔焊接方式，对每一个焊接点都进行检测，根据需要按设定的焊接间隔点数对所需要焊接的焊点进行焊接；③特型加工，除了正常的直线加工之外，系统还可以对工件进行各种角度的锥度加工，以满足特型加工要求。 

4.系统软件 

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滚焊机计算机自动加工系统软件体系分为PWS图形界面、PLC运算控制程序、INV运行参数和故障诊断及自我保护四部分。软件运行于系统的各个硬件平台上，并通过系统通讯软件和通讯接口，彼此互为配合、互为协调，交换各种数据及管理、控制信息，来完成整个系统的各种功能。 

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4.1图形界面 

PWS图形界面采用了bbbbbbs风格的画面，具有简洁、清晰且完全汉化的特点，具有显示、设置、控制、告警和帮助等功能。 

4.2PLC运算控制程序 

PLC运算控制程序是本系统软件的主体，也是系统运行的核心部分，主要由以下几部分组成。 

1)自动运算程序自动采集运行参数(螺距宽度、工件长度、大车转速、锥度角等)，自动进行螺距加工、大小车转速匹配、锥度加工的运算，并将运算结果送至运行程序。 

2)运行程序包括自动运行、手动运行和调整运行程序，采集系统参数及加工参数，根据实际工艺要求发出控制指令，控制系统运转，此部分程序是整个软件体系的重点部分。 

3)焊接控制程序检测传感信号，焊点自动追踪，控制焊接电路的动作(手动点焊、连续焊接)，调节焊接电流大小，满足生产工艺要求。 

4)报警程序采集各个设备的故障检测信号，发出告警信息，将故障信息在人机界面中显示出来，同时自动保护。 

5)通讯程序实现各设备、器件之间的数据传输、信号传递等。 

4.3INV参数 

变频器INV的功能参数包括用户参数，基本参数，操作方式参数和输入、输出功能参数等多个参数群，用户可根据实际工艺要求设定参数值。 

4.4故障诊断及保护 

本系统有较完善的自我诊断和保护功能，在系统的各个阶层（PLC及INV）进行实时故障诊断，将告警信息及故障信息通过通讯方式在人机界面中显示，并提示相应的故障处理方法。 报警形式可分为告警性报警和故障性报警，必要时辅以声光报警，操作者可根据情况处理。系统可检测到的报警包括有系统执行时间逾时、不合法指令、过电压、过电流、低电压和外部异常中断等。 

5.结论 

采用上述系统对HG型排水管滚焊机进行技术改造，经实际使用证明其具有以下优点。 

1)可靠性高系统采用人机界面(PWS)、可编程控制器和恒转矩变频器等比较先进的控制设备作为系统的主体，采用了模块化的焊接控制电路及焊接自动检测、追踪程序，并用通讯方式实现数据传输，保证了系统极高的可靠性。 

2)自动化程度高采用PLC作为系统运算、控制的中心，实现螺距加工自动运算和全自动控制加工过程，通过选择不同加工状态控制方式，可加工多种规格及特殊规格的产品，加工中只需重新设置相应的加工参数即可，且加工精度高、产品一致性好。 

3)操作安全简便采用液晶屏全汉化人机界面，以人机对话的方式进行参数设置、运行控制，对发生的故障进行监视、报警、分析、显示故障代码、分析故障原因、提示处理方法，操作安全、直观、简便，彻底改变以往手动加工中眼观手调的控制方式，降低劳动强度，提高了劳动生产率。 

4)维修方便以往用交流接触器和中间继电器等传统的执行电器，控制电路复杂、故障率较高、维修保养难度大，本系统运用PLC，采用通讯方式实现电气控制，线路简单、故障率低，易维修保养。 

5)节能效果好通过焊点跟踪、脉宽调制触发焊接方式，变频调速优化电机功率输出，节能达35%以上。

一、要学习PLC 首先要有一台供学习和实验的样机以及该机品牌和型号的硬件资料和软件、编程资料，还要一台计算机（以前的手持编程器或图形编程器也可以，但没有电脑灵活方便）。否则无从学起。

二、如果你的单位或朋友、师傅可以借一套现成的PLC 给你，那么祝贺你！可以开始了。你可以跳过购买的过程，直接进入编程学习。

三、如果你还没有PLC，那么好去找一套。无论是借或者买，光靠纸上谈兵是很难学会的。至于PLC ，可以是三菱的FX、可以是松下的FP、也可以是台达的、光洋的……。其实PLC的原理结构都差不多，这些品牌的编程软件基本上是日系的，比较符合我们的形象思维方式；至于西门子、ABB、西屋等使用欧系编程软件的多数是适合逻辑思维方式和集体协作编程，不适合初学者。所以我们还是从三菱或三菱的兼容系统开始吧。

四、寻找合适的PLC ：初学者只是从开关量逻辑开始学习，先从替代普通的电工线路着手。所以不必买的PLC ，三菱的FX-1N、1S、2N等就很合适。也可用松下的FP0、FP1、FPM、FP-e等，一些国产的与三菱兼容的PLC 也是不错的选择（支持国产、不能老让外国人卡着脖子过日子啊）。这些PLC 虽然是低价的普及型产品，但其功能已经远远超过50年前上千万元的产品了，应付工业环境下的设备电气化控制、替代庞大的继电器系统有着极大的优越性。至于价格，个人的承受能力不同，可选不同的产品。目前国产的（如我现在使用的）在500以下，三菱的、松下的都在1000以下，二手市场甚至有300以下的（但便宜没好货，太便宜的一般都会有点内在问题）。按自己的实际情况搞一套来玩玩是很值得的。现在小学生买个MP3也要这价钱啊。

PLC买来了。

1、不要急于开包，先仔细检查外包装有无破损、浸水，有没有严重挤压或摔碰的痕迹？如果有，就可以拒收或退换。

2、开包，按照发货清单逐一核对（主机、电源、附件、说明书、合格证等）

3、所有外包装、合格证、保修卡等任何“无用”的东西暂时不要丢弃。必须保存到保修期满或至少保存到产品能够正常运行。（一些供应商会借口包装不全拒绝三包）

拿出PLC，按照硬件手册或说明书仔细连接开关电源（不可经验主义）一定要分清正负极，负极与接地千万不能混淆（这些都是对还未入门的新手说的，已经有经验的高手大虾请不要嫌我罗嗦，哈哈）

一切正常的话，插上电源PLC 的电源指示灯（一般为绿色）就会亮起。如果不亮或亮得不正常（亮得发白、严重闪烁、时亮时不亮）要立即切断电源、查找原因，好请有经验的老师傅帮忙看一下。

如果电正常，拨动“运行/编程”开关，相应的指示灯会亮起。这几个基本的检查完成后关断电源、等几分钟让电容里残余电流放完，按硬件手册接上合格的编程电缆（不要接“大兴”的自制电缆，没有合格电缆可临时借一根。否则下不了程序会走许多弯路），PLC 、电脑两头都连接可靠（带电插拔很容易损坏PLC 的通讯芯片，电脑方面特别是USB倒没什么大问题）给PLC 上电，打开编程软件，先“上传”（PLC 传、到电脑）一遍程序，正常情况下是空白的。如果有程序或提示输入密码，这个PLC 肯定不是新的。如果不知道密码的话PLC 根本不能用。

在做以上每一步时都要认真做好书面记录，万一发生问题也有据可查。（这在初学时就要养成良好的习惯。毛毛躁躁的即使一时没遇到问题日后难免要吃大亏。）

好了，切断电源、检查记录，休息一下不要急着继续干。先熟悉一下电脑里的编程软件，看看如何写入、如何删除。梯形图与指令表能否顺畅跳转。。。。。。。

累了的话，喝一杯绿茶、打一套太极拳，站起来活动一下筋骨。不是我吓你，每天在电脑前超过6小时你的头发会越来越少，每天编程超过8小时你三年内会得心血管系统的毛病（供血不畅、脑缺氧）。

休息好了？我们继续干！

在编程电缆连接可靠、PLC 、电脑都已经上电启动，编程软件打开的情况下（这些基本动作以后就不讲了，每次都是这样的）：

在输入点上接一个或几个开关，输出点先不必接负载、观察输出指示灯（发光二极管）就可以了。先在电脑软件上拉一个常开点（标记为X1），拉一个输出（标记为Y1），“下载”（从电脑传到PLC）后监控，①X1开关接通（ON）X1指示灯应该亮起，软件上的X1应该反色显示。这时PLC 的Y1指示灯也亮起，软件上的Y1也应该反色显示。

就这么简单，这就是输入/输出之间的关系，这就是电工线路在PLC 内部的连接。好！我们终于迈出了步———灯亮了！（次上手的心里一定会涌起一股狂喜，老手根本不会去做这个实验）

其实很简单，你是不是对PLC 有点好感了？现在你会接电灯了，而且是用PLC 控制电灯！

这是简单的电灯，而在大楼的楼梯上有那些看起来跟这个一样的电灯，但是你有没有发现，在一楼开的灯、到二楼关（同时三楼的亮）到三楼可关二楼的灯（同时四楼的亮）。。。。。。很复杂吧？就把这个例子做个思考题吧，我们也来试一下吧：

这叫“双联开关”控制，在电工线路中是考初级电工的必考题。有“单线双开”和“双线双开”两种标准线路，当然你可以发明新的方法，只要效果相同经得起考官的实验，应该可以得到更高的加分！

回家作业（哈哈，网上是没有“回家”的概念的，只是这样说惯了）：

1、画出“单线双开”和“双线双开”两种标准线路。如果有第三种可以加分。

2、把这个线路用PLC 程序来表达（不要死搬硬套，否则程序很难看。要充分利用PLC D的优势———否则要PLC 干什么？）。

有许多刚出校门不是电工电器的新手也许还一头雾水,那么把这个图贴出来供参考,至于PLC 的程序还是要大家再动动脑筋了.

这些基础的基础不"滚瓜烂熟"就搞不好工控.

提示:小小一个灯要讲一个月?不要怀疑!因为这里是免费讲堂,我不会为了多收学费而"拖堂"的.实在是这些基础的基础太重要了!我在招聘时面试大学生,要求他们画两种双联开关接线方法并用任何PLC品牌的程序表达出来.结果百分之百不及格!年轻的朋友们,千万不要轻视这些基础课程啊!

三菱有一条指令: FNC66  ALT  ALT(P)  可以用在"乒乓键"程序中,试试看吧!

我们发现，PLC是很“忠诚”的，但为什么有写程序还会出现失误甚至拒绝执行呢？不要怪PLC ，我们先找一下其他原因：许多人喜欢在COM 点上接一根电线去触碰输入点以代替开关有输入。要知道即使是很的开关，在接通和断开的瞬间也会有许多“毛刺”，不那么“干净”。在乒乓键的电路中输入“ON—OFF”一次、输出就改变一次状态（也就是说的“按一下开、再按一下关”）如果“毛刺”正好是双数就不会发现问题，如果是单数就与我们的设计不一样了（好象按一下无输出或按一下开了，但再按一下关不掉）其实在你“按”的瞬间PLC 内部已经开关了无数次，只是后停下来才是你看到的结果。

所以，我们在编程序时要充分考虑这些PLC 之外的因素。那么如何来解决这个普遍存在的“毛刺”问题呢？

1、我们可以采取“取上升沿”（DF/DFI）的办法，只取个接通的瞬间作为输入状态。但是如果这“毛刺”的频率比较低、超过一个扫描周期，那么PLC 就会认为有第二、第三个信号输入，就会作出相应的输出。

2、增加一个延时器，设定时间大于开关的抖动时间（如0.1秒），虽然执行的瞬间有点迟缓，但可靠性就提高了。（有些设备如大功率电机是不允许反复启动-停止的）当然在更高要求的设备上可以考虑使用单独的开关取代“乒乓键”。

有些PLC 上一时找不到“乒乓键”这些指令，或者我们感到用指令在程序中不够直观，希望用普通开关自己来“搭”出这个效果。具体在你的PLC 上怎么编？你可以考虑一下，这也是PLC 编程考试中经常出现的考题（用两种以上方法实现“乒乓键”功能）。下面是我从某设备的程序中“挖”出来的关于“乒乓键”功能的一小段程序，由于是整套程序中的一部分，所以地址的分配有点乱。（程序是松下FPWIN GR软件编的）

在用“SET/RSET”做触点状态保持时要注意：因为X7是同一个按钮，按下时SET/RSET同时动作，而RSET优先。所以不会动作；加如R0的目的就是区分状态、但不能用R623本身来做状态控制。考虑一下为什么？还有，取上沿（DF）也不可忽略、前面已经讲过了。那是防止“毛刺”干扰的。