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计算机与通信技术的结合极大地推动了工业自动化的发展,应用计算机可以轻松地对一个系统进行实时监测,从而提高了员工的工作效率和系统运行的安全性及可靠性。本文介绍的工业压力测控平台采用工控机测试压力，位移和时间参数，在工控机上通过VC编程与PLC通信达到jingque控制机械臂运动的目的。该测控平台可用于各种工业领域，例如汽车工件压装，特殊材料的应变检测，高速公路和桥梁建设等。
1. 系统结构
该测控平台主要完成数据采集及测试数据的存储、分析、显示、打印输出等工作, 是整个系统的核心；主要由工控机、检测设备启动和运行信号的16通道具有光隔离功能的I/O板、检测机械臂所受压力、位移信息的两块滤波放大用调理板、数据采集卡以及PLC组成。具体连接见图1。
1.1 测试系统
本系统采用了研华公司生产的多功能数据采集控制卡PCI−818和三菱公司生产的FX1N PLC。前者完成对机械臂所受压力，机械臂位移等模拟量的采集；后者通过监测工作台的按钮和辅助继电开关的状态来控制液压系统，同时通过RS232串口线与工控机进行通讯。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
1.2 测试流程
机械臂所受压力变化由电桥型压力传感器转变成阻值的变化；机械臂的位移由电感式位移传感器转变成磁通量的变化，再分别经压力、位移调理板转变为电压信号，并且被滤波放大后进入PCI−818, 进行模数转换。系统运行后,主程序等待开始采集的命令(测试系统的操作台上设置有此按钮) , 当接受到这一指令后, 在进行界面调整后, 转入采样程序, 按照要求的延迟时间对模拟量输入通道进行采集和A/ D 转换, 并将所得的结果存入采样数组; 转换及存储完毕后, 等待指令进行下一次操作。
系统通过对PLC编程可以设定为两种工作状态：自动和手动。在自动状态时，通过在主程序对PLC发送信号启动机械臂运动，当程序检测到结束信号时，完成一次操作；在手动状态时，主程序不对系统进行监控，整个流程在PLC的控制下完成。
2. 软件设计
本系统软件为可视化应用软件, 使用面向对象的Visual C++6.0 集成开发环境( IDE) 开发压力测控软件, 用于对试验设备的****和控制操作, 它不仅可以实时采集试验数据, 进行显示和存档处理, 而且可以控制可编程控制器, 从而控制设备的工作状态。程序框图如图2所示。
监控软件的主要功能包括: 实现与下位机( PLC) 的通信、初始化信息、控制可编程控制器、试验数据的采集及处理。软件结构分为数据采集模块、控制模块、图形显示模块、数据处理,下面主要介绍一下前面三个模块的实现。
2.1 数据采集模块
PCI−818的开发商为该卡提供了一个基于bbbbbbs 的标准开发环境,同时还提供了bbbbbbs标准动态连接库文件,其中包括有对PCI−818相关地址进行读写的操作函数。安装好PCI−818的驱动程序后，将光盘中的文件Adsapi32.Lib及头文件EVENT.H，Driver.h，OS.H，PARAS.H复制到应用程序所在的目录下或用户主程序可以自动访问的目录下。
试验数据的采集是监控软件的核心的功能。只有建立在准确地获得机械臂运动过程中的各项参数的基础上，系统才能正确地判断出运动状态。这部分功能主要是在主线程中的多媒体计时器的回调函数MainProc()实现的。多媒体计时器的分辨率高能达到1ms，从而能够使数据采集达到较高的精度。采集的数据经过处理后保存到CArray类型的数组中，后用于画图，存档。
2.2 控制模块
下位控制器选用的是可编程控制器, 它与试验台控制菜单通信的软件接口用Visual C++6.0来编写。Visual C++6.0 中常用的通信方式有三种:利用串口通信控件MSCOMM、利用bbbbbbSAPI 函数和直接对串口进行读写操作。本程序采用种方法。工控机通过RS232通讯协议与PLC进行通信，以下给出了VC++程序初始化串口和控制PLC动作的代码：
if(m_CtrlComm.GetPortOpen())
_CtrlComm.SetPortOpen(FALSE);
_CtrlComm.SetCommPort(1); //选择com1
m_CtrlComm.SetInBufferSize(1024); //设置输入缓冲区的大小，Bytes
_CtrlComm.SetOutBufferSize(512); //设置输出缓冲区的大小，Bytes
if( !m_CtrlComm.GetPortOpen())
_CtrlComm.SetPortOpen(TRUE);//打开串口
else
RACE("cannot open serial port");
m_CtrlComm.SetSettings("9600,E,7,1"); //波特率9600，无校验，8个数据位，1个停止位
m_CtrlComm.SetbbbbbMode(1); //1：表示以二进制方式检取数据
m_CtrlComm.SetRThreshold(1);
初始化com1后，根据三菱PLC通讯协议，可以通过调用Plcbbbbbb函数对PLC中间变量置位（如图2中M50），从而启动工作流程，PLC的梯形图见图2：
BOOL CForceTestView::Plcbbbbbb(int number, BOOL bIsSet)
{
CByteArray array;
array.RemoveAll();
array.SetSize(10);
array.SetAt(0,0x02);
array.SetAt(1,0x45);
array.SetAt(2,0x38); //复位
if (bIsSet)
array.SetAt(2,0x37); //置位
//地址
array.SetAt(3,PlcSingleHex2AscII(number/16));
array.SetAt(4,PlcSingleHex2AscII(number%16));
array.SetAt(5,0x30);
array.SetAt(6,0x30);
array.SetAt(7,0x03);
int lSum=0,hSum=0;
for(int i=1;i<8;i++)
{
lSum=lSum+array.GetAt(i)%16;
hSum=hSum+array.GetAt(i)/16;
}
array.SetAt(8,PlcSingleHex2AscII((hSum+lSum/16)%16)); //求和高位
array.SetAt(9,PlcSingleHex2AscII(lSum%16)); //求和低位
m_CtrlComm.SetOutput(COleVariant(array));
return true;
}
2.2.3 图形显示模块
图形显示模块主要使用了笔者自建的CXColorStatic类，实现了画图区以及显示窗口各文本控件的换肤功能。界面的左上角是数据显示框，用于显示采集到的临界状态参数，如果其中的参数不在设定的正常范围内，将发出报警声,提示测试者采取一定的措施,以避免事故的发生；同时在显示屏的下方会用醒目的文字告知操作员发生警报的原因，方便其采取适当的措施进行维护（如图4所示）。
3. 实际应用和实验结果分析
本系统在日产量300套的MODEL−Y轮毂专用压装平台，副车架塑胶支承压装平台等一系列测控平台中运行良好。其稳定性与安全性得到了验证。在压装过程中，下、上支承先后被上下力臂以相反的方向压入盲孔中（如图5）。
图6和图7分别为副车架塑胶压装过程中的上支承和下支承压入压力−位移曲线。
从图中可以看到在下支承刚进入盲孔中时，压力随着支承外表面与孔的内表面的接触面积增大而增大，随后力臂受力趋于平稳，如图5中所示数值8.5KN。而上支承后于下支承被压入，上支承在与下支承接触压紧的瞬间，力臂所受压力已经不是支承与孔臂之间的摩擦阻力，而是上下力臂的之间的相互作用力，在曲线中表现为图6中红色方框外的竖直曲线。通过对2086组实验数据的分析，我们得到上力臂所受压力和位移的方差分别为0.465和0.265；下力臂所受压力和位移的方差为0.606和0.221。可见整个测控系统表现出了较强的稳定性。
4. 结束语
试验证明该系统能够满足对机械臂运动过程中的数据采集和流程控制功能。由于系统中采用了PLC来控制液压系统电磁阀，这大大提高了整个测控系统的稳定性和安全性。系统结合了VC++的强大图形处理功能和数据处理能力，使得人机交互变得非常简单和直观；数据库的运用也大大方便了数据的保存和参数更改。
1 引言
可编程控制器(简称PLC)以其强大的功能、很高的可靠性、抗干扰性、编程简单、使用方便、体积小巧等优点，在工业陶瓷生产过程控制中得到了普遍使用。但是当陶瓷生产工艺发生变化或有特殊要求以及生产过程出现新问题时，PLC控制系统或编程方案就应作相应的改变和优化。本文就一条年产100万m2釉面砖生产线关键设备之一的PLC自动入坯控制系统的改造，作以探讨。
2 入坯工艺流程简介
如图1所示，图1中:M1、M2为皮带电机，M4、 M5为辊台为电机，G1-G6为光电检测管，YV1为电磁阀，BX1为操作盒。当施釉线或素坯线的坯体经M1电机的传送带送至光电检测管G1位置时，G1动作，M2电机转动，由其传送带将坯体向窑前的辊台上传送，若G1处无坯体时，M2则停止;当坯体送至G2时，M1停止，送至G3时M2停止，同时电磁阀YV1得电，M2的皮带支撑架下落，坯体由窑前的辊台变速电机M4、M5驱动，由辊子传动送向窑内;至G4时，YV1失电，皮带被升起，M1电机启动，重复上述过程。
图1 入坯工艺流程
3 存在的问题与改进
原控制系统的梯形图如图2所示。采用了OMRON SP10小型机，从试运行几个月的情况来看，该机可靠性高，基本能满足使用要求。但从生产工艺、控制方式以及实际使用过程来看，其控制系统还存在下述缺陷。
图2 坯体排列监控图
3.1 生产工艺方面
该单层辊道窑既可作为产品的釉烧，又可作为素烧。当作为素烧时，传送带上的坯体是素坯，机械强度低于釉坯，工艺要求无碰伤等;当作为釉烧时，工艺上还要求严禁坯体层叠等。因此在传送过程中，应运行平稳，衔接处过渡自然，皮带升降缓慢。这些要求可以从调整传送带和对电机的控制方式(如采用变频调速)、以及对电磁阀的改造来解决。但是由电机M4、M5控制的辊台辊子，由于长期工作在较高的温度环境下，不可避免地会产生弯曲变形等，使入窑坯体排列紊乱，甚至层叠粘连而产生废品。通常这一现象由人工来监控，费时费力，笔者在图1中增加了两个光电检测管G5、G6，与报警电路及PLC相连，成功地实现了自动监控，如图2所示。
3.2 控制方面
(1) PLC自停故障
该机在试运行时，时常出现停机现象。究其原因主要是环境温度太高，导致PLC自动保护系统动作所致。工业陶瓷窑炉的环境温度高，是一个很普遍的问题。却未引起设计者的足够重视，PLC控制柜虽然距辊道窑低温段有一定距离，但PC机与控制电机的磁力等电气元件，同时被控制面板封在一个较小的空间内，且柜内无风扇，散热不良。夏季环境温度的升高，加之生产车间通风条件有限，导致PC机停机频繁。当增设柜内风扇后，再无停机现象。
(2) 急停按钮的设置问题
原系统急停按钮SB3设置在控制柜上，不便于实现两地控制，常造成半成品的大量损坏。因此在图1上增加按钮盒BX1,与施釉线急停按钮及SB3串联，使停机、开机方便自如。
图3 原梯形图
(3) 电机M2频繁点动影响寿命
本生产线未设置大型储坯器，当坯体供应不连续时，电机M2的等待时间太短，频繁启动而发热，曾烧坏一台。其问题出在编程上，从原梯形可以看出(如图3所示)，G1处一有坯体M2便动作一次。应改为若坯体到达G2处，且G1处有坯体时，停M1;否则M1继续转动，使坯体供应连续。
(4) 控制系统的进一步优化
原系统电磁阀YV1是通过中间继电器KA1来控制的。现已去掉KA1，直接由PC控制。
从图1可以看出，光电检测管G4控制M2传送带支撑架的升降，若坯体排队不整齐时，有的坯体先到达G4处，有的还未完全脱离M2传送带，而支撑架却开始升起，损坏坯体。且G4一旦失灵，将造成整个系统的混乱。去掉G4，由PC内部时间继电器代替，不但节省费用、调节方便，而且增加了系统的可靠性。
4 改进后系统的编程
改进后的梯形图如图4所示。
图4 改进后的梯形图
5 结束语
经多年的实际运行证明，改进后的控制系统稳定可靠、合理，提高了生产效率。因此笔者体会到，只有熟练掌握PLC的特点及其应用方法，并且熟悉具体的生产实际情况，才能充分发挥PLC的优势，使之很好的服务于工业生产。
