基于组态软件和PLC的机翼精加工水平测控系统

　　1、引 言

　　我国某机型机翼对合交点的精加工是该机型机翼加工的重要工序，为了保证对合交点的精加工质量，机翼水平测量点的测量采用电测系统，可对飞机机翼精加工前及加工中对机翼各水平测量的值进行实时检测并做好记录以确保机翼安装尺寸达到设计要求。根据某飞机公司对以前机型的水平测控系统均采用了通用的计算机语言编辑人机界面和单片机控制系统，反映表现有些不足:测量精度(0.1%)达不到测试要求，系统升级较难，无安全故障检测功能等。这些基于单片机的控制系统虽然硬件成本不高，但其开发成本较高，而且一般通用性不强。

　　本文在总结以前系统的基础上，利用工业控制计算机(IPC)作为上位机，再以IPC为硬件平台的基础上安装组态软件作为程序开发平台来完成工业流程及控制参数的显示，实现生产监控和管理等功能，下位机采用可编程序控制器(PLC)和数据采集模块作为现场级的控制设备，用于数据采集、状态判别和输出控制，组成一个简单实用的机翼加工水平测控系统。

　　2、测控系统的组成(见图1)

　　图1 系统控制原理简图

　　2.1 测控系统的硬件配置

　　2.1.1执行系统

　　如图2所示，装备了空气过滤器(1)空气减压阀;(2)压力传感器;(3)电磁阀集装板;(4)二位五通电磁阀;(5)调速阀;(6)气缸;(7)和转盘升降机构等设备。用于调整测量位置和气缸的动作速度，位移传感器在气缸的带动下改变着测量位移。

　　图2 执行系统控制回路

　　2.1.2监控系统

　　为了实现上述工艺要求，本系统选用SIMATICS7-200系列PLC作为现场控制设备，因为该系列PLC具有较高的性价比且具有强大的网络通信功能，网络监控设备选用工控机(IPC)，现场装备了文本显示器作为现场监控和输入装置，它们都与PLC的RS-485通信接口相联。测控系统有17路模拟量输入、16路数字量输出。同时，PLC控制系统还应至少具有2个RS-485通信接口，CPU226具有2个RS-485通信接口，本机有14个数字量输入和10个数字量输出;两个带8位数字量输入8位数字量输出EM235扩展模块，方便以后扩展。

　　同时配置了位移传感器、压力传感器和传感器信号检测模块和20位A/D转换模块。位移传感器选用了LVDT型，精度为0.05%。考虑到现场干扰和温度范围大等因素，传感器才用恒流源供电和温度补偿。

　　2.2 测控系统的组态软件

　　2.2.1组态软件

　　以前的测量没有采用的监控软件，一般都是用一些通用的计算机语言编制相应的人机界面，但这种界面往往不具备较好的监视功能，而且程序扩展性不好。由于专业的监控组态软件是面向监控和数据采集的软件平台工具，主要包括HMI(人机界面)、实时数据库、实时控制、SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持等内容。所以，选用专业的工业控制软件可以非常方便地编制符合实际需要的HMI。本文提出的精加工自动监控系统的HMI，可以选用的组态软件有多种，应用比较广泛的Kingview、Wincc，力控等。本文从性价比角度出发，选用了Kingview组态软件，其软件结构框图如图3所示。