初探S7-200PLC实现的智能玻璃磨边机3

初探S7-200PLC实现的智能玻璃磨边机
前言：此文所讲述的是关于S7-226PLC实现的智能磨边机的设计。

玻璃磨边机玻璃是专用的深入加工设备，它的作用是按照操作人的要求把玻璃磨边成制定的形状。

首先来介绍一下磨边机在国内的现状和它在设磨靠边基本波浪边计过程中能够实现的磨削花型。

玻璃磨削机的磨削花型主要有一下几种类型：磨直线波浪边、磨双直线波浪边、磨直线树叶波浪边、磨直线斜边、磨双直线波浪边、磨树叶型波浪边。

这几种类型都是目前国内常用的。

然后用，来分析一下智能玻璃磨边机的基本控制系统的设计情况。

它的硬件设计是使用S7 - 226PLC作为控制核心，再加上适当的接口电路，通信设备和智能软件的设计，高速的计数装置，通过旋转编码器由PLC输出来检测电机速度控制的硬件设计进给电机和砂轮然后控制电机磨削不同的花的旋转; PLC完成收购各种程序二进制信号，蘑菇轮旋转角度和砂轮进给采集参数，旋转角度和砂轮进给计算参数，输出控制等功能。

在这里我选择PwSl711玻璃磨边机接口进行实时监控和参数设置，介绍了玻璃磨边机界面的软件设计，包括主屏幕，直齿锥磨精灵，参数设置屏幕控制屏幕中手动调整屏幕调试屏幕等上。

为了进一步提高精密研磨，通过控制进给轮普通电机通过伺服电机改变来完成智能磨边机的设计，并给出了模糊PID的PLC程序设
计。

一、智能玻璃磨边机的几种类型及特性
目前，在国内用得最多的几种类型如下述所示：
1、单臂异形磨边机(简称异形机或单臂机)
最重要的特点是它是广泛使用的专用机，特价机既可以磨直边，也可以圆边，鸭嘴边，又能磨斜边;要么磨圆形工件也可以磨椭圆及异形工件。

依靠自主吸盘模具，用异形机可以磨一些形状不规则的工件。

2、直线磨边机
直线磨边机，特点有三：第一，使用比较简单，可磨各种直刃：二是可以用于连续磨削，生产效率高;三是磨更大尺寸的玻璃。

直线磨边机是各类品种铣床，铣床达规格，可根据不同的能量磨直边，它可以分为以下三种：
1)直线磨边机(简称直边机)
直边玻璃研磨机只有两个扁平棱角，被打磨的点数，有三，五，八，九，十，十三，十四磨等少数车型。

在一般情况下，研磨的次数越多，则磨削精度和生产率较高，机器的价格也相应较高。

直边电脑控制的机器（通常几研磨十个或十个以上）具有更高的价格。

近年来，国内市场已经出现既是一个底面打磨平整，而且磨45度双直边的底部，量也比较多。

还有一个或多个组可以磨角度的底铣边机，叫多级磨边机。

这种模型是多磨，通常是电脑控制。

2)直线圆(简称圆边机)
磨边机可以磨玻璃凤缘，鸭唇等，在家具，玻璃加工中的使用是相当广泛的。

磨边机也有三，五，六，七，八，九磨等少数车型。

3）直线斜边机(简称斜边机)
玻璃斜边机能磨削从3到20度的倾斜磨削。

现在，有些坡口机，也可磨45度斜角。

斜边机按，可以磨玻璃斜边坡口机，坡口机称为波的各种波型。

3、靠模磨边机(简称靠模机仿形机)
通过使用模板精确定位，准确磨削圆形或异形玻璃磨边边缘成型机，以及圆边，鸭嘴边，斜边等玻璃磨边机的形状研磨准，它们磨削的产品大小均匀，生产效率比很高。

利用凸轮铣床需要做一个特殊的模板，当生产品种数量很大时，不仅成本较高的生产模板和管理，但也寻找可以取代的模板，所以这种模式适合于生产多品种，但生产量很大的玻璃加工。

4、内圆磨边机(简称内圆机)
内圆机功能单一、操作简单，价格低廉，但是它的用途比较简单，不广泛。

主要适用于周边处理圆（可以是一个完美的圆圈，而且还能处
理成卵形或圆形）。

有的在针织圆机，长臂，研磨的领域中应用广泛，这是目前国内生产厂的内圆机的特点。

该模型不仅可以磨内圆，也可以磨削外圆，由于这种特性我们将它称为内外圆兼磨机。

5、直线双边磨边机(简称双边磨机)
双边磨机的特点是玻璃两侧对边容易，精度和生产效率高，适用于大批量生产玻璃。

磨边也同时兼顾。

由于具有双磨边机磨边机的直边磨边和双双圆边磨边的双重性能，它受到了用户的格外青睐。

二、智能控制系统的结构设计与思想
为保证磨削质量，提高控制精度，采用模糊推理，实现PID与参数Kp、Ti、Td在线自整定的模糊 PID控制方法，这种推理办法具有鲁棒性强、适应性强、控制精度高等特点。

1、控制系统结构
控制系统结构主要由参数可调整PID和模糊调节器两部分组成(见下图)。

参数可调整PID完成对系统的控制，模糊调节器实现对PID的3个参数进行自动校正。

2、 PID参数对系统性能的影响
为了能够在动态过程中通过模糊推理方法改变PID控制的各个参数，使参数的改变建立在扎实的理论和实践经验的基础上。

下面对PID控制规律和参数变化对系统性能影响进行分析。

（1）Kp的影响;
对动态性能的影响:加大Kp使系统动作灵敏，速度加快。

偏大，振荡次数增加Kp调节时间延长;尺寸太大，则系统趋于不稳定。

相反，若尺寸太小又会使系统动作缓慢，灵敏度降低。

对静态特性的影响：在系统稳定的情况下，加大 Kp，可提高控制精度，减小但不能消除误差。

(2)T i的影响对动态性能的影响太小，积分作用强，系统将不稳定;：H偏小，振荡次数较多，超调量较大;T i太大，积分作用弱,对系统性能影响减小;Ti合适时，过渡过程特性比较理想。

对
稳态性能的影响:积分控制能消除稳态误差，提高系统的控制精度。

Ti太大时，消除余差太慢;Ti太小，系统不稳定。

(3)Td的影响微分控制总是力图阻止偏差的变化，以改善系统的动态特性，如超调量减小，调节时间缩短。

Td太大时，会引起过大的超调，系统不稳定;Td太小，调节质量改善不大。

三、智能控制器的设计
根据PID参数自整定原则，用于PID参数控制的模糊调节器采用2输入3输出形式，以系统误差绝对值e和误差变化率绝对值为输入语言变量，由于S7—200 PLC有PID指令，将比例系数 Kp、积分时间Ti、和微分时间Td等参数存入指令表的适当地址，即可调用PID 指令执行PID控制，因此取Kp、Ti、Td为模糊调节器的输出语言变量。

6.3PID程序设计
S7—200PLC的PID回路指令有两个操作数：TABLE和LOOP。

其中TABLE是回路表的起始地址；LOOP是回路号，可以是0到7的整数，即一个程序最多可以有 8条PID指令。

回路表中的参数用来控制和监视PID运算。

这些参数均为实数.
系统上电初始化，调用子程序0装入设定值、采样时间（这里PID 回路表的起始地址为VD100)，并开中断。

为了让PID运算以预想的釆样频率工作，用定时中断服务程序执行P1D指令。

中断程序通过调用子程序1一3装入比例系数、积分时间和微分时间，然后执行
PID指令，得到PID输出，并将其通过模拟量输出通道AQW0输出。

程序分别见主程序、子程序6和定时中断3服务程序。

五、分析国内外发展与应用情况
目前玻璃磨边机设备不少是进口的，进口磨边机主要来自意大利生产，另外还有来自韩国、美国、台湾等地的磨边机用的也较多[1]。

进口机的质量、精度、生产效率和使用寿命都要比国内机好，但进口机价格昂贵，一般为国内同类机价格的3—10倍。

玻瑀磨边机目前仍以进a设备为主，虽然国外这方面的技术和设备都很成熟，在国际市场上也应用广泛，但完全依赖进口设备的缺点也是明显的，首先进口设备价格昂贵，需花费大量的外汇:其次它的定货周期、购买备品备件的周期长，对正常生产造成一定的影响，特别是设备的控制软件部分，由于保密性强而无从深入了解，功能扩展性差，一旦出现问题就必须等国外的专家来维护和调试，对正常生产有很大的影响，故研制和开发国产的智能玻璃磨边机的重要性是显而易见的，不仅能够提高玻璃加工技术水平和市场竞争力，而且随着玻璃深加工行业的迅猛发展，该设备的应用前景也是很广阔的。

结束语：本文论述了基于S7-226PLC实现的玻璃磨边机设计，在对磨削花型要求的基础上以S7-226PLC作为核心，加上相应的接口电路、通讯装置，构成其控制系统的硬件电路设计。

以满足要求。

玻璃磨边机智能控制系统结构与设计思想是根据线代技术的要求，每
个带动被磨削玻璃移动的电机和带动磨轮旋转角度调整的电机和带动磨轮进给的电机均为普通电机。

在系统的改进中，将磨轮进给改由伺服电机完成。

相信新一代智能玻璃磨边机更好地提高控制精度，保证玻璃的磨削质量。