缩口机控制系统设计
摘要 通过对手工制造鞘管工艺缺点的分析，基于鞘管制造工艺流程及其自动成型机械功能分析与研究，提出了一种可编程控制器与触摸屏构建控制系统的方案。分析了设备控制的功能需求，介绍了其控制系统的硬件选型及配置，设计了可编程控制器程序，编制了触摸屏界面。设备样机经实际使用，克服了手工制造中存在的诸多问题，保证了鞘管锥面的长度及截面一致性，提高了表面成型质量及产品合格率，实现了自动切除飞边，实现了鞘管加工自动化。关键词 缩口机，控制系统，可编程控制器，触摸屏目 录
1引言 1
2 PLC的概述 2
2.1 PLC的构成 2
2.2 PLC的特点 2
2.3 PLC的功能 3
2.4 PLC的循环扫描工作过程 4
3缩口机机械结构及原理 5
3.1缩口机结构及工作原理 5
4缩口机控制分析 6
4.1控制方式 6
4.2缩口机动作控制 6
4.3系统检测 6
4.4加热及冷却 6
4.5加工信息显示 7
5硬件设计 8
5.1控制系统硬件选型 8
5.2 I/O分配及触摸屏地址分配 12
5.3接线图 13
6软件设计 13
6.1控制程序流程图 14
6.2程序结构 15
6.3程序设计 15
6.4触摸屏界面设计 20
7系统调试 21
7.1接线保护措施 21
7.2软件调试 22
结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
鞘管是介入技术的必要器械，可通过其送入或更换各种导管，有效避免损伤血管内膜，减少病人的不适感[1]。目前，鞘管主要采用手工方式制作，将芯棒及管坯送入高频加热线圈中加热、定型、冷却后取出，手工切除飞边。该工艺方法存在加热时间不固定、同批次产品长短不一、部分鞘管截面尖锐、内外表面成型不一致等问题，产品合格率低。经过跟踪研究，拟根据鞘管制造的工艺参数，设计鞘管缩口机控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。
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入技术的必要器械，可通过其送入或更换各种导管，有效避免损伤血管内膜，减少病人的不适感[1]。目前，鞘管主要采用手工方式制作，将芯棒及管坯送入高频加热线圈中加热、定型、冷却后取出，手工切除飞边。该工艺方法存在加热时间不固定、同批次产品长短不一、部分鞘管截面尖锐、内外表面成型不一致等问题，产品合格率低。经过跟踪研究，拟根据鞘管制造的工艺参数，设计鞘管缩口机控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。
目前常用的自动化控制系统包括继电器-接触器控制系统、可编程控制器系统（PLC）和工控机。
继电器-接触器控制系统是由继电器、接触器、电动机等其他电器元件组成，并按照一定的要求和方式连接起来自动控制系统。它主要是通过小电流控制大电流，在工作中可以经常通、断，而且工作效率很高，成本也比较低。然而由于其控制线路复杂、触点个数局限性，所以故障率高，体积较大，且不能实现太多元件的统一控制。
可编程控制器，即PLC。是一种通过数字运算的电子操作系统，是为了在工业生产环境下快速满足工业自动控制而设计。它运用可编制程序的存储器，通过执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等指令来实现自动化控制，控制各种类型的机械设备或生产过程。
工控机即工业控制计算机，英文简称IPC，就是微处理器为核心的控制系统；简单的可能是用单片机，高级的就是PC。它主要是通过PC做程序设计、人机界面以及数据处理等来实现控制的。不仅具有较强的模块化、抗磁干扰能力、兼容性好、开放性好等优点，同时还具有自诊断功能。然而它也有其局限性配置硬盘容量小、存储选择性小、数据安全性低、价格较高等缺点。[15]
缩口机控制系统需要满足操作控制简单、加工自动化、产品合格率高等。PLC控制系统的在控制方面的都满足设计的要求，能根据鞘管制造的工艺参数，设计出缩口机的控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。自动生产的鞘管将克服手工生产的缺点。同时，利用PLC与HMI装置的通讯实现人机互换，方便参数设置、显示及设备调试。
2 PLC的概述
2.1 PLC的构成
图1 PLC结构图
中央处理器（CPU）、存储器、以及输入接口、输出接口、外部设备接口、接口扩展等，以及外部设备和电源模块都包含在可编程控制器中；如图1。在PLC内部各组成单元之间是通过各种总线连接，然而外部则根据实际对象所要求的控制配置、相应设备来完成连接，从而构成PLC控制系统。[8]
2.2 PLC的特点
2.2.1抗干扰能力强，可靠性高
由于PLC的输入/输出采用的主要是光电耦合器传递信号，使得CPU与外部电路之间没有任何联系。这种隔离方式很有效地从外部源中隔绝了干扰的影响，同时还可以防止了高电压进入到中央处理器。与此同时设计者还在PLC电源电路与I/O模块中，设置了多种滤波电路，来提高过滤高频干扰信号能力。对PLC内部的CPU供电电源，采取了稳压措施和多级滤波的方式。这种滤波的方式更加有效地防止了干扰信号由内部供电电源进入PLC。
不仅在外部电路采取了保护措施，内部程序也设置了诊断程序与故障检测。PLC在工作过程中，同时还在检测系统硬件、外部环境是否正常。
采用以上几种抗干扰措施后，使得PLC的抗干扰能力可以达到1000V/1μS，并且 使平均无故障时间达到了（4~5）×10^4 h，使得PLC的可靠性得到了极高的提升。[13]
2.2.2 通用性强，使用方便
已形成模块化和系列化的可编程控制器产品。在用户的硬件选择上，提供了一个全方位的选择平台。用户只需确定可编程控制器的硬件配置及其外部连接配置，就可以自主选择合理的硬件配置，通过及时修改用户程序，快速的适应工艺条件的变化。
2.2.3 功能强，适用范围广
PLC不仅具备逻辑运算、顺序控制、计数、定时等功能，还具有D/A、A/D转换，数值运算和数据处理等功能。[8]它既可以对开关量，也可以对模拟量进行控制；即可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个生产过程。同时还具备了通信功能，可以与计算机形成分布式控制系统。用户只需要根据控制规模，自己合理地选择PLC型号及其硬件配置，就可以快速地组成所需的控制系统。
2.2.4 编程简单，易学易用，安装调试简单，维修方便
在编程方面，PLC选择采用简单易懂的梯形图编程方式。这种语言形式与继电器控制原理图非常接近。初学者
1引言 1
2 PLC的概述 2
2.1 PLC的构成 2
2.2 PLC的特点 2
2.3 PLC的功能 3
2.4 PLC的循环扫描工作过程 4
3缩口机机械结构及原理 5
3.1缩口机结构及工作原理 5
4缩口机控制分析 6
4.1控制方式 6
4.2缩口机动作控制 6
4.3系统检测 6
4.4加热及冷却 6
4.5加工信息显示 7
5硬件设计 8
5.1控制系统硬件选型 8
5.2 I/O分配及触摸屏地址分配 12
5.3接线图 13
6软件设计 13
6.1控制程序流程图 14
6.2程序结构 15
6.3程序设计 15
6.4触摸屏界面设计 20
7系统调试 21
7.1接线保护措施 21
7.2软件调试 22
结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
鞘管是介入技术的必要器械，可通过其送入或更换各种导管，有效避免损伤血管内膜，减少病人的不适感[1]。目前，鞘管主要采用手工方式制作，将芯棒及管坯送入高频加热线圈中加热、定型、冷却后取出，手工切除飞边。该工艺方法存在加热时间不固定、同批次产品长短不一、部分鞘管截面尖锐、内外表面成型不一致等问题，产品合格率低。经过跟踪研究，拟根据鞘管制造的工艺参数，设计鞘管缩口机控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
入技术的必要器械，可通过其送入或更换各种导管，有效避免损伤血管内膜，减少病人的不适感[1]。目前，鞘管主要采用手工方式制作，将芯棒及管坯送入高频加热线圈中加热、定型、冷却后取出，手工切除飞边。该工艺方法存在加热时间不固定、同批次产品长短不一、部分鞘管截面尖锐、内外表面成型不一致等问题，产品合格率低。经过跟踪研究，拟根据鞘管制造的工艺参数，设计鞘管缩口机控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。
目前常用的自动化控制系统包括继电器-接触器控制系统、可编程控制器系统（PLC）和工控机。
继电器-接触器控制系统是由继电器、接触器、电动机等其他电器元件组成，并按照一定的要求和方式连接起来自动控制系统。它主要是通过小电流控制大电流，在工作中可以经常通、断，而且工作效率很高，成本也比较低。然而由于其控制线路复杂、触点个数局限性，所以故障率高，体积较大，且不能实现太多元件的统一控制。
可编程控制器，即PLC。是一种通过数字运算的电子操作系统，是为了在工业生产环境下快速满足工业自动控制而设计。它运用可编制程序的存储器，通过执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等指令来实现自动化控制，控制各种类型的机械设备或生产过程。
工控机即工业控制计算机，英文简称IPC，就是微处理器为核心的控制系统；简单的可能是用单片机，高级的就是PC。它主要是通过PC做程序设计、人机界面以及数据处理等来实现控制的。不仅具有较强的模块化、抗磁干扰能力、兼容性好、开放性好等优点，同时还具有自诊断功能。然而它也有其局限性配置硬盘容量小、存储选择性小、数据安全性低、价格较高等缺点。[15]
缩口机控制系统需要满足操作控制简单、加工自动化、产品合格率高等。PLC控制系统的在控制方面的都满足设计的要求，能根据鞘管制造的工艺参数，设计出缩口机的控制系统，实现鞘管制造的机械自动化。自动生产的鞘管将克服手工生产的缺点。同时，利用PLC与HMI装置的通讯实现人机互换，方便参数设置、显示及设备调试。
2 PLC的概述
2.1 PLC的构成
图1 PLC结构图
中央处理器（CPU）、存储器、以及输入接口、输出接口、外部设备接口、接口扩展等，以及外部设备和电源模块都包含在可编程控制器中；如图1。在PLC内部各组成单元之间是通过各种总线连接，然而外部则根据实际对象所要求的控制配置、相应设备来完成连接，从而构成PLC控制系统。[8]
2.2 PLC的特点
2.2.1抗干扰能力强，可靠性高
由于PLC的输入/输出采用的主要是光电耦合器传递信号，使得CPU与外部电路之间没有任何联系。这种隔离方式很有效地从外部源中隔绝了干扰的影响，同时还可以防止了高电压进入到中央处理器。与此同时设计者还在PLC电源电路与I/O模块中，设置了多种滤波电路，来提高过滤高频干扰信号能力。对PLC内部的CPU供电电源，采取了稳压措施和多级滤波的方式。这种滤波的方式更加有效地防止了干扰信号由内部供电电源进入PLC。
不仅在外部电路采取了保护措施，内部程序也设置了诊断程序与故障检测。PLC在工作过程中，同时还在检测系统硬件、外部环境是否正常。
采用以上几种抗干扰措施后，使得PLC的抗干扰能力可以达到1000V/1μS，并且 使平均无故障时间达到了（4~5）×10^4 h，使得PLC的可靠性得到了极高的提升。[13]
2.2.2 通用性强，使用方便
已形成模块化和系列化的可编程控制器产品。在用户的硬件选择上，提供了一个全方位的选择平台。用户只需确定可编程控制器的硬件配置及其外部连接配置，就可以自主选择合理的硬件配置，通过及时修改用户程序，快速的适应工艺条件的变化。
2.2.3 功能强，适用范围广
PLC不仅具备逻辑运算、顺序控制、计数、定时等功能，还具有D/A、A/D转换，数值运算和数据处理等功能。[8]它既可以对开关量，也可以对模拟量进行控制；即可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个生产过程。同时还具备了通信功能，可以与计算机形成分布式控制系统。用户只需要根据控制规模，自己合理地选择PLC型号及其硬件配置，就可以快速地组成所需的控制系统。
2.2.4 编程简单，易学易用，安装调试简单，维修方便
在编程方面，PLC选择采用简单易懂的梯形图编程方式。这种语言形式与继电器控制原理图非常接近。初学者
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