西门子6ES7510-1DK03-0AB0

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1 引言

为了达到自动化控制系统的灵活性和率性，许多plc厂商都开发出了opc通讯方式。西门子公司为s7-200系列plc开发了**的opc服务器pc access，本项目选用opc方式实现wincc和plc之间的通信，实验证明该方式使用方便、实时性高。借助可视化编程软件visual basic方便快捷的数据处理功能，实现了实验室加热器各项参数的记录归档和曲线绘制。目前，该系统已成功投入运行使用。项目的开发背景是为能实验室解决人工抄表和数据归档的繁琐性、低效率性问题。

2 系统组成和原理

加热器测试系统以西门子s7-200系列cpu224cn为主控制器，配合3个模拟量模块，采集实验室加热设备各个传感器和仪表数据，plc以自由口通讯方式和油耗仪进行通信，实现采集和控制功能。wincc以opc通讯方式和plc建立通信，为了实现较方便的数据归档、多个数据库操作，上位监控计算机采用visual basic进行编程，实现了计算机与可编程控制器的控制。系统结构图如图1所示。

 

转速表输出经简易运算放大电路板后接至cpu224的高速计数输入端i0.0，经程序处理后可采集到转速表的实时转速值。pc/ppi电缆连接plc和监控计算机，监控计算机上安装有s7-200编程软件、pc access通讯软件、上位软件wincc和数据处理编程软件visual basic。较终的数据采集和处理都集中在visual basic中进行，在其开发环境下加入dmc控件，调用dmc控件的属性和方法即可读写wincc中的数据，较终实现visual basic和s7-200的通信。借助visual basic方便且强大的数据库处理功能，实现能实验室加热器的自动化控制。

3 软件设计

3.1 plc程序设计

（1）plc与油耗仪的自由口通讯：采用自由口通信方式时，s7-200上的自由口完全由用户控制，可以与任意协议已知的设备进行通信。s7-200用于自由口通讯模式定义的特殊标志字节有smb30和smb130，对应的接受信息状态有smb86和smb186，接受信息的控制字节有smb87和smb187。

（2）热电偶温度采集子程序

（3）采集风扇转速子程序：对高速计数器编程的步骤有定义计数器和模式、设置控制字节、设置初始值、设置预置值、*并使能中断服务程序和高速计数器。本程序配置高数计数器0，模式0，控制字节16#f8存于smb37中，初始值0存于smd38中，预置值10000000存于smd42中。循环自动计时周期性触发中断0，在中断事件号10中读取hc0的值，则转速=hc0*240。

3.2 通过pc access建立plc和wincc通信

pc access是西门子s7-200**的opc服务器软件，可以于任何标准的opc客户端通信并提供数据信息。pc access软件自带opc客户机测试端，用户可以方便的检测其项目的通信质量及配置的正确性。在pc access中创建变量，注意地址一定要与plc中的变量一一对应。将创建好的变量拖拽到pc access集成客户测试端，当质量为“好”时，表示通信成功，再将变量导入到wincc中即可建立opc连接。

3.3 visual basic数据处理程序

安装完wincc之后，会在visual basic部件库中添加wincc dmc control控件，调用此控件即可建立visual basic和wincc通信。首先建立wincc对象，调用dmc控件的connect事件属性建立和wincc的通信，然后调用read事件周期性读取wincc中变量的值（如图5所示）。进入加热器实时测试中心（见图5），成功建立与采集中心连接，待油耗仪充满油之后，便可开始采集。系统将按照设定的采样周期采集各个检测量，并能自动启动油耗仪的测量程序。实时值可以显示在文本框中，也可绘制在监督图（见图6）上，同时数据将保存到后台数据库中，从而避免了手工抄表所带的一系列麻烦

滑块是板料折弯机重要的焊接件，对尺寸精度和位置精度要求较高，各导轨面的平面度为0.1mm，上模安装平面的相互垂直度为0.03mm。滑块上均焊有若干加强筋和导轨。焊接后会产生残余应力，因此需要进行应力工序。传统的应力方法是采用热处理退火法，但此方法周期长、能源消耗大、成本高。所以生产厂家急需寻找新的方法代替，经过讨论研究后，决定采用振动时效工艺焊接残余应力。

振动时效工艺

设备采用聚航科技生产的JH-300A振动时效设备，约25min就能完成应力工序，大大提高了经济效益。

振动应力时，将工件放在橡胶垫上。激振器放置在滑块的2/3处。用C形夹具将激振器固定。启动激振器后，其转速逐渐提高，约在20min后，激振频率与工件固有频率相一致时可听到强烈的激振声音，即共振阶段。约25min左右激振声音逐渐减弱，并趋于平稳。这说明工件内的残余应力被基本。从振动前后共振频率和振幅的变化曲线图可知，曲线峰值左移，峰点升高。按照GB/T25713-2010规定，说明振动时效工艺有效果。

滑块经振动消应力后，进入精刨工序。通过整体装配、试车测定，滑块的尺寸和位置精度*符合图样要求，未发现由于残余应力引起的尺寸变化。

注意事项

1. 激振器可放置在两个或三个位置，甚至更多，具体取决于工件大小及形状复杂程度。原则上，工件各处的残余应力值应均匀下降到一个安全使用值。对于大型焊接件，应注意焊缝多的部位，大型铸件应注意外形复杂的部位。这些部位应力峰值较大且复杂，故应重点给以振动。

2. 双方向振动或三向振动**单向振动，可大大的降低残余应力，特别是对大型复杂工件。

3. 在振动时效时，有时会发现一些焊缝处开裂，这主要是因为焊接过程中应力峰值较大所致。并非是因为焊接应力本身造成，而是焊接工艺不当造成。另一个原因是由于工件的形状复杂，有些难焊的焊缝堆焊量不够，也就是焊接强度不够。当施加附加应力时，附加应力峰值将急剧增加，导致其**出基体材料的强度极限而发生开裂。因此，该振动应力不仅可有害残余应力，还可以检查焊接质量。

4. 对于大型铸、焊工件，在振动过程中必须使用2千瓦以上的激振器，同时要严格遵守大型铸焊工件的振动应力工艺，否则效果不佳，耗时耗力，成本高。

结论

1.振动时效工艺与热时效比较，，能源消耗少，时间短。因此，推广和应用振动应力方法对工业经济具有一定的现实意义。

2.振动时效后，不仅工件表面无氧化皮，而且可以提高工件的刚度和抗变形能力，因此可大大提高产品的质量