小功率金卤灯吹泡机控制系统

1 绪论1.1吹泡机控制系统的现状和发展趋势 在介绍金卤灯吹泡机控制系统现状和发展趋势前，先介绍金卤灯的优点及市场。金卤灯是交流电源工作的,在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯。它的主要特性和优点有： （1） 超高光效可达100流明/瓦 （2）带反射器PAR20型金卤灯日光色色温接近6000K （3）高显色性 显色指数高于90 （4）热启动能力 （5）可调光 金属卤化物灯的最大优点是发光效率特别高，光效高达8090Lm/W，正常发光时发热少，因此是一种冷光源。由于金属卤化物灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱，故显色指数特别高，即彩色还原性特别好，可达90%。另外，金属卤化物灯的色温高，可达50006000K，专用投影机灯可达70008000K。在同等亮度条件下，色温越高，人眼感觉越亮。正是金属卤化物灯的这些优点使其在我国的应用越来越广泛，如体育馆、商场等高档场所。因此，优良的吹泡机控制系统将有非常好的发展前景。在国外，吹泡机的控制系统已经较普遍。石英金属卤化物灯控制系统的各项技术与装备等皆有很大的提高，已逐步进入完善与成熟期，主要表现在以下几个方面，石英金属卤化物灯：（1）产量逐年增长。（2）质量逐年提高（3）规格逐步完善。 由于石英金属卤化物灯控制系统的各项技术与装备等的提高，石英金属卤化物灯近年来在产品规格方面发展很快，已形成了完整的体系，将会成为电光源中的一个大家族。根据金属卤化物灯的功率、结构尺寸、制造工艺与设备的不同，石英金属卤化物灯分为个系列。由于专用性强、批量小，尚未形成系列或几种稳定的规格。（4）技术同步发展金属卤化物灯控制系统的研制是一项系统工程，它涉及到灯的设计、工艺、材料、设备、配套附件、检测仪器等方面，近几年来皆有较大的进展，尤其是工艺技术有较多的改进如打泡接管后再进行脱羟；有的在第一电极夹封后进行脱羟；提高电极装配尺寸的精度；电弧管排气台采用无油真空系统；封离前填入含的填充气体等等，皆提高了金属卤化物灯的质量。目前中小功率石英金属卤化物灯的生产工艺已基本成熟与稳定。在国内，金卤灯吹泡机控制系统的研究还是较少，石英金属卤化物灯控制系统的各项技术都不成熟，装备等都不完善。石英金属卤化物灯控制系统还处于人工手动状态。 石英金属卤化物灯控制系统由人工手动向半自动化、自动化、规模化生产方向发展，尤其是石英金属卤化物灯，由于控制系统的自动化程度的提高，产量增加较快，有的厂家已年产超过多万只，为了进一步提高产量，保证质量，降低成本，采用半自动化或自动化生产将势在必行。金属卤化物灯的生产将向少人、无人（指操作工人）车间方向发展，尤其是超小功率金属卤化物灯的生产。1.2本课题的研究意义目前我国大部分吹泡机控制系统都是从国外引进的不仅成本昂贵，而且在维护方面也非常不方便，一旦出现故障就有随时面临停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。对吹泡机控制系统进行改造并实现自动化，使其维护更加方便，降低生产成本，提高产品的一致性等，势在必行。本次研制的控制系统不仅在性能上达到了同类型进口设备的最新水平，而且具有结构紧凑、性价比高、升级方便的特点，并在部分性能上超过了原进口设备：通过一个主控程序完成现有四种规格的生产而不再需要更换上位机的主程序，简化了操作工序；在主控程序改动不大的情况下可以很方便的增加新规格；在泡型一致性和缩短单件加工时间上也比原进口系统有一定程度提高等。该控制器一方面可与现有设备互为冗余，解决了企业随时面临停产的后顾之忧，另一方面也为扩大生产规模和研制开发新规格金卤灯产品提供了技术上的支持。2 总体方案设计2.1系统功能原理分析系统功能分析金卤石英吹泡机的设备主要有机床电机控制器、头仓、尾仓、驱动马达、定模夹、控制柜、火支架、控制面板等部件组成。吹泡机的整体结构如图2-1所示，局部图如图2-2所示。 图2-1 吹泡机的整体结构图 图2-2 局部图（1） 机床电机控制器主要完成对机床的运动控制（包括速度等），此控制器由人工手动完成，在自动控制模式下无需控制，只有在安装调试、检测或出现故障的情况下才使用。（2） 头仓头仓前端有一段圆柱形，中间带有一个5mm的夹头，用来夹料用。（3） 尾仓尾仓和头仓类似，料可以先夹在头仓然后尾仓前进，夹紧，也可以将料夹在尾仓夹上然后往头仓送，效果是一样的，只要根据现场工艺及设备的要求选择一种。（4） 驱动马达主要对尾仓和火支架的控制的步进电机进行控制，以期保持一定的速度达到要求的位置，实现准确的定位。（5） 定模夹主要是对加热以后的料管进行夹紧、定性，有电磁阀实现开、闭，由于存在器械上的延时，因此夹模延时的时间参数设置有严格要求。此工序对整个产品的质量影响甚大，因此参数的设置要根据经验，并且多次实验，只有达到要求时才可以固定下来，对于不同规格的产品，其参数也完全不同，要从新调整过后才可使用。（6） 控制柜控制柜的尺寸设计要完全根据所选择的和设计的硬件大小，尽量做到体积小，易固定，同时还要美观。（7） 火支架火支架上包含两个火头-大火苗和小火苗，两者协调工作，以达到预热、加热的效果，火支架的移动速度、距离由PLC的FM353实现精确的定位控制。（8） 控制面板控制面板上包括开机、急停、等所有需要控制的键。原理分析在PLC控制系统中，对产品的最终质量具有决定性影响的参数主要有以下几个。（1） 打开氢气和氧气之间的时间延时参数先开氢气后，再开氧气，这之间的延时时间非常重要，如果打开氢气后到开氧气之间的延时过短，就会出现轻微的爆炸声，比较危险，如果之间的时间过长，则会造成氢气的浪费，这个时间参数的设定需要平时经验的积累和实验。（2） 关闭氢气和氧气之间的延时参数如果关闭氧气后到关闭氢气之间的延时时间过长，则会出现火苗进入管内的现象，容易出现不合格的产品。，且易出事故。（3） 加热时间参数此项参数对整个工艺流程和产品最终的质量至关重要，如果控制不好将导致产品壁无法符合要求，如果加热时间过短则会使壁过厚，反之，则过薄现象。（4） 夹模的延时时间参数这项参数将直接影响到产品的最终定型是否符合要求。如果延时过长，管子已经冷却下来了，可还没完全定型，最终无法完全定型。（5） 其他参数的设定除以上几个关键参数之外，其余大多数参数对产品的最终质量没有太大影响，主要影响加工效率，因此也需要加工测试，使其达到最高效率。2.2系统的工艺和气路图系统的工艺小功率金卤灯吹泡机主要有进料架、退料架、尾仓电机、火苗电机和主轴电机5个运动部件。其中，尾仓电机、火苗电机是由两个专业的步进电机定位模块进行控制，其他部件由阀门可控制。各种输入信号是各个运动部件的各个位置的霍尔开关量信号，输出的主要是各个运动部件的控制信号和三种气体的控制信号。具体的流程如下：（1） 尾仓、火袈归零，送火袈参数。（2） 火袈进到1位置，同时送尾仓参数，等延时时间参数到后，尾仓进到1位置。（3） 当尾仓到达左极限位置时，停止尾仓前进，并送火袈进2参数，然后延时。（4） 延时到后，开动主轴，先后开氢气、氧气，之后火袈进到2进行预热。（5） 关闭氧气、氢气，开氢气，送尾仓进2、火袈进3参数，再开氧气，送尾仓进2，火袈进3参数，进行加热。（6） 关氧气，送火袈进4，关氢气，再先后打开和关闭氢气、氧气，进行加热。（7） 等加热完之后，关闭主轴电机。（8） 夹模前进，进行夹模定型，等夹紧后延时一段时间，然后吹氮气，同时送尾仓归零和火袈归零参数。（9） 关氮气，夹模后退。（10） 尾仓和火袈归零。吹泡机的控制气路图电磁阀显示表显示表电磁阀过滤器电磁阀过滤器电磁阀过滤器电磁阀显示表显示表显示表电磁阀电磁阀过滤器过滤器显示表显示表电磁阀氮气显示表图2-3 气路控制图2.3系统控制方案 根据以上分析,设计系统控制总体方案如图2-4所示：驱动器操作员面板PC 尾架电机驱动器 电 源输出模板火架控制尾架控制输入模板CPU 火架电机电磁阀、继电器 限位开关 控制对象图2-4 系统结构框图上位机为标准的CPU模板，下位机采用单轴步进电机定位模板代替原系统Litton控制器，实现步进电机的运动控制。系统结构非常简单，具有良好的硬件通用性和高的性能价格比。CPU模板完成加工程序流程控制功能和人机界面交互功能，具有手动模式和自动模式。手动模式下可借助操作员面板完成机械调试，更换规格等操作任务，此时若电机处于通电状态下，则一些基本任务不宜实现，所以利用两个输出点对电机的使能进行控制，从而可以自由的移动轴。自动模式下，CPU模板完成顺序控制的加工任务。定位模板作为下位机完成尾架和火架的位置控制。CPU模板通过内部总线与定位模板实现通讯。由CPU将需要的运动信息通过总线传递给定位模板，并根据接收到的反馈信息判断其执行情况。定位模板根据接收到的代码执行相应的程序，从而完成按规定速度、距离的定位，尤其在均匀加热石英管的过程中，对尾架和火架协调运动的速度、加速度和距离参数要求很高，这也正是使用分级控制策略的目的：将运动控制作为普通的开关量处理，既简化了上位机的控制任务，又很好的实现了定位功能。3 PLC控制系统硬件设计3.1 PLC选型和资源配置近些年,电机控制器有单片机,DSP, CPLD, FPGA等,这些控制器系统设计复杂,开发周期长,抗扰动能力差,很多时候不能满足复杂工况的要求。为了避免这些缺点，本文采用PLC作为控制器。PLC是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器。它的高可靠性,简单观的编程方式,及越来越完善的功能使得它在工业控制领域中得到了广泛应用。其中,在很多自动控制系统中都是由PLC来控制步进电机,.当PLC发送脉冲信号和方向信号时,步进电机的驱动器通过PLC的脉冲输出口接收脉冲信号和方向信号控制步进电机工作,一个脉冲信号可以使步进电机旋转一个固定角度。PLC从结构上分为固定式和组合式(模块式)。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,各模块可以按照一定规则组合配置。CPU是PLC的控制中枢,由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据控制及状态总线构成。输入模块通过接收和采集信号输入至CPU处理,输出模块接收由CPU成功处理的信息并控制接触器、数字显示装置等输出设备。此外,PLC的编程装置用来生成用户程序,常用的手持式编程器用来给小型PLC编程,一般由计算机(运行编程软件)充当。国际电工委员会(IEC)于1994年公布了PLC的编程语言标准(IEC113123),该标准定义了5种PLC编程语言:梯形图LAD (LadderDiagram)、语句表STL(Instruction List ),功能块图FBD(Function Block Diagram)、结构文本ST(Structured Text)、顺序功能图SFC(SequentialFunction Chart)。使用编程软件可在屏幕上直接生成和编辑梯形图、顺序功能图等程序,并可实现不同的编程语言的相互转换,程序被编译后下载到PLC的存储器中PLC采用顺序扫描、不断循环的方式进行工作,CPU根据存储器中的用户程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,在没有中断或跳转指令的情况下,CPU开始按顺序逐条执行程序,进行各信号之间的逻辑运算,最后将结果写入输出过程映像寄存器,信号经输出模块隔离和功率放大后,继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电,从而使外部负载通电工作。根据本系统的工艺及控制精度要求高的特点，本文选择德国西门子的S7-300 PLC,它作为控制器控制电机,具有设计简单,开发周期短,抗扰能力强的优点,并且采用定位模块FM353实现电机的各种定位任务,满足精度和速度有极高要求的复杂运动模式。S7-300系列PLC具有极高的可靠性,极丰富的指令集,易于掌握、便捷的操作,丰富的内置集成功能,实时特性、强劲的通讯能力,丰富的扩展模块,具有极高的性价比。采用S7-300定位功能模块。功能模块是一类专门用于实现工艺功能的模块。S7-300功能模块主要有计数器模块,定位模块,凸轮控制模块,闭环控制模块等。这些功能模块为特定任务的实现提供了优越的保证。模块构成图各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。吹泡机控制系统模块图如图3-1所示。电源模块CPUFM353FM353SM321SM322SM323图3-1 PLC模块组成各个模块的功能概述1.电源模块（PS307）电源模块实现的功能如下：（1） 将120/230V交流电压转化到所需要的24V直流工作电压。（2） 输出电流2A,5A或10A（3） 为SIMATIC S7-300提供电源负载电源模块安装在DIN导轨上（插槽1），紧靠在CPU或IM361（扩展机架上）的左侧。使用电源连接器连接到CPU或IM361上的设备如下。（1） 输出电源指示器用一个LED指示24V直流输出电压（2） 线电压选择开关一个带有保护罩的开关，可用来选择120V交流或 230V 交流线电压。（3） 24V直流的ON/OFF开关（4） 连接端子线电源电缆、输出电源电缆和保护接地可接到这些端子上。2.CPU313(313-1AD03-OAB0)（1）功能1）状态和错误/故障LED指示硬件、编程、时间、I/O电池的错误和操作状态，如运转、停止、重新启动及CPU315-2-D和318-2的总线错误。2）测试功能。编程装置可用来在程序执行过程中显示信号状态，改变与用户无关的过程变量，并输出存储器堆栈中的内容。3）系统信息。编程安装可用来向用户提供有关存储器容量和CPU操作方式及用户RAM和目前正在使用的负载存储器、目前的循环类型和诊断缓冲区内容等信息，所有显示均为明码文本。（2）技术指标CPU313的工作存储器容量为12KB，4KB语句RAM（内置），20KBRAM1） 执行时间位操作：0.61.2us字操作：2us定时器/计数器操作：15us定点加：3us浮点加：60us监测扫秒时间：150ms,1-6000ms可以选择。2） 位存储器总共2048个用电池保持：0576(M0.0M71.7)个无电池保持：0576(M0.0M71.7)个3） 计数器总共64个不用电池保持：035可选。定时范围：19994） 定时器总共128个用电池保持：035可选定时范围：10ms9990s5） 数据传输率：187.5kbit/s6） 电源额定值：24v直流电流消耗：1A启动消耗：8A功率消耗：8W7)尺寸及重量：80125130,530g.3.SM321(321-1BH02-OAA0)（1）概述1）SIMATIC S7-300的数字输入2）用于连接开关和2线接近开关（2）应用数字输入模块将S7-300从过程传输来的外部数字信号的电平转换为内部信号电平。该种模块适用于，连接开关和2线接近开关。4.SM322(322-1HH00-OAA0)（1）概述1）SIMATIC S7-300的数字输出模块2）用于连接电磁阀、接触器、小功率电机和电机启动器。（2）应用数字输出模块将s7-300的内部信号电平转化为控制过程所需的外部电平信号。该种模块适用于连接电磁阀、接触器、小功率电机、灯和电机启动器。5.SM323(323-1BH01-OAA0)（1）概述1）SIMATIC S7-30的数字输入输出模块。2) 用于连接开关和2线接近开关(BERO)、电磁阀、接触器、小功率电机和电机启动器。（2）应用将控制过程的外部数字量电平转化为s7-300的内部信号电平，并将s7-300的内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平。3.2 FM353(353-1BH02-OAA0)模块(1) FM353模块概述1）该定位模块用于具有很高时钟频率的机床中的步进电机。2）它可以用作控制简单的点到点定位，也可以用作复合往复运动模式。（2）应用进给、调整、设定和传送带式轴（线性和旋转轴），用于金属加工、印刷、造纸、纺织和包装机床中调运、装载、安装任务的设备。（3）工作原理用户必须完成下列准备工作：1）使机械和电子装置互相配合2）指定运动路径（4）功能1）调整用点动键来移动轴（点动方式）。2）增量方式按照表格中已存入的路径来移动轴。3）MDI（手动数据输入）和运行中的MDI以任何希望的速度定位于任何希望的位置。4） 自动后续块/单块控制用于运行复杂定位路径、连续/选择进给、前进/后退。5） 特殊功能长度测量、通过FM353的快速输入启动和调整定位运转、变化率限制、运转中设定实际值。 6）FM353模块图如下图3-2所示：图3-2 FM353模块图 FM353模块的主要功能与设置（1）模式控制步进模式、开环循环控制、参考点接近模式、相对增量模式、MDI(手动数据输入）、自动模式、自动单一模式。（2）定位对于定位的实际值来说，控制频率脉冲是由FM353内部添加的。（3）控制步进电机1） 控制速度2） 输出相应控制频率的步进脉冲3） 输出方向信号4） 目标位置的精确定位5） 驱动设备的相电流控制（4）数据输入和输出用户可以自己定义四位输入和四位输出，可以连接下列开关：参考点接近开关、外部开始开关、接触器、位置到达并停止、正转、反转等。（5）不依赖于操作模式的设置和功能除了模式外，自定义的功能可以在用户程序里被击活。（6）软件极限开关在同步记录以后，操作范围（由软件极限开关定义）是自动监控的。（7）分析和解决问题启动和运行的操作都被错误和分析中断所监控。在模块中，一些步进程序可以有效地执行。 FM353内部使能参数的确定FM353的功能十分强大，其内部有着多种模式，每种工作模式 都有着大量内部参数控制字状态位需要设定，以及通过运动过程中随时生成的各种内部信号都需要在编程的时候来应用。在程序中应用到的内部标志位或信号如表3-1所示。表3-1 内部使能参数 内部参数说明FERENCE1尾仓电机中间行程到位信号FERENCE2火苗电机中间行程到位信号CYCLE-FLAG循环工作信号FM353-CONTROL1尾仓电机中间行程控制字FM353-CONTROL2火苗电机中间行程控制字MOTOR.ENABLE尾仓、火苗电机使能信号3.3电机的选择主轴电机的选择 主轴电机的任务是驱动插有料管的主轴旋转，使料管在加热过程中均匀受热。控制主轴旋转要求不高，从经济角度考虑，可以选择三相交流电动机即可。 FM353步进电机的选择步进电机作为机电一体化的关键部件,是一种可以把电信号脉冲转化为角位移或直线位移的电磁机械装置,具有快速起动和停止的能力,实现角度和位移的精确控制,在自动控制、精密仪器制造等领域都有非常广泛的应用步进电机是一种将电脉冲转化为角位移(或直线位移)的执行机构当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(或直线距离)可以通过控制脉冲个数来控制角位移量(或直线位移量),从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。控制步进电机的转向:给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,按反序通电换相,则电机反转。控制步进电机的速度:给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整PLC发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。因此,在需要准确定位或调速控制时均可使用步进电机。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。本文采用103H549-0440混合式二相步进电机。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。3.4驱动器的选择根据以上步进电机的特点，本文采用众为兴数控技术有限公司Q2 -BYG403BM二相步进驱动器,该驱动器具有如下特点：可驱动二相四、六、八线混合式步进电机；直流供电,电压范围DC(24V40V)；双极恒流斩波方式、斩波频率20KHz;光电隔离信号输入,输入信号与TTL兼容；静止时自动减流,最大驱动电流3.5A/相,电流方便可调细分精度可选,最大细分64。各接线端子功能说明如表1:表3-2 接线端子功能说明功能标号说明指示灯工作电源上电工作正常，指示灯亮输入信号过流、过压、过热时指示灯DR+DR-方向信号：单脉冲控制时为高低电平信号，双脉冲控制时为反转脉冲信号。输入信号脉冲为沿有效方式。PU+PU-脉冲信号：单脉冲控制时为反转脉冲控制信号，双脉冲控制时为正转信号。输入信号脉冲为沿有效方式。电源输入V+直流电源：+DC24VV-直流电源地信号输出A+A-步进电机A相B+B-步进电机B相Q2 -BYG403BM二相步进驱动器与二相步进电机的外部接线如下图3-3所示：图3-3 驱动器与二相步进电机的接线图3.5控制电路根据以上分析可得到定位模板FM353与驱动器及步进电机的端子接线图。定位模板的输入端子CON_IN与PLC的总线相连，以实现CPU与定位模块之间的通信。定位模块的DIR输出端子与驱动器的DR+输入端子连接，电机正转；DIR_N与DR-连接，电机反转；PULSE与PU+连接，正转脉冲；PULSE_N与PU_N连接，反转脉冲；ENABLE与EN+连接，驱动器使能即得电；ENABLE_N与EN_连接，电机停止即失电。定位模块的各端子与驱动器的各相应端子相连。定位模块FM353与驱动器及电机的接线如图3-4所示。图3-4 FM353与驱动器的端子接线图3.6 PLC外部控制接线电路如附图1所示为PLC外部控制接线图。定位模块FM353插入PLC的扩展导轨上，并通过总线与PLC实现通信。3.7操作面板的设计操作面板如3-5所示。控制面板上的按钮包括启动，停止，手动和自动，各个运动部件和控制阀门的按钮等。当按下启动按钮，PLC得电，再把二位选择开关拨到自动位置时，控制系统自动完成整个工艺流程；当二位选择开关拨到手动位置时，各工艺流程都是通过面板上的开关来单步进行的，以完成相应的任务。当系统测试或运行过程中出现问题时（如测试电机运行情况，氢气、氧气的燃烧情况等）才使用。当不按下规格选择按钮时，则生产50W规格的金卤石英灯；当按下规格选择按钮MODE2时，则选择生产70W规格的金卤石英灯；当按下MODE1按钮时，则选择生产100W规格的金卤石英灯；当同时按下规格选择按钮MODE1、MODE2时，则选择生产150W规格的金卤石英灯。 图3-5 操作面板4 PLC控制系统软件设计4.1工艺功能图 1stepFire使能 尾架使能 延时30ms 头架夹Step32尾架归零 火苗归零Step2延时10ms 送火架参数Step3火架进1Step26送尾架参数 延时100ms Step4尾架进1Step5延时5m 送火架进2参数Step6开主轴 Fire1-h开 延时Step7Fire1-o开 延时Step8关Fire1-o 延时Steo13火苗进A工艺功能表图是完全按照整个工业流程的具体步骤来实现的，具有简洁、易懂的特点，一般在编写软件之前，必须先写好功能表图，再在此基础上实现软件编写，本文工艺功能图如图4-1(a)、(b)、（c）所示。 运行状态 时间到 到参考点1、参考点2 延时到 到参考点2 时间到 到参考点1 时间到 时间到Step9关fire1-h 延时Step10尾架夹 fire1-h 延时 送尾架进2、火架进3参数Step11Fire2-o开 火苗进3 尾架进2Step12关fire2-o 延时Step14关fire2-h 火苗进4Step15开fire1-h 延时Step16开 fire1-o 延时Step17关fire1-o 延时Step18关fire1-h 主轴电机关闭 延时Step19Mold slide 进 延时Step20Mold Jaw 夹 延时Step21N2吹 延时 送尾架进3 ，火架归零参数(b)工艺功能图2Step22Mold夹头松 尾架夹头松 延时Step23关N2 Mold退 延时Step24火架归零Step25头夹送 延时（c）工艺功能图34.2成品管的规格确定所需的成品管的规格各不相同，吹泡过程中要求的各个行程和预热时间也不相同。成品管的规格由控制面板上的MODE1和MODE2按钮来确定。各种状态的定义如表4-1所示。表4-1 规格选择功率MODE1MODE250w0070w01100w10150w114.3软件流程图和程序软件流程图运行选择规格规格检测自动运行模式料管过长吹泡加工下料报警手动模式根据工艺流程图和规格，设计整个系统软件流程如图4-2所示图4-2 控制系统软件流程图4.3.2程序程序主要有以下几种模式：自动模式、手动模式、报警模式等。自动模式：在这种模式下，将运行已经设置好的程序和参数（适用于机械一切都正常工作的情况下）。手动模式：此模式主要是针对测试或出现问题时（如测试电机运行情况。氢气、氧气的燃烧情况等）。在这种模式下，各工艺流程都是通过面板上的开关来单步进行的，手动程序的选择进入是在整个加工自动开始运行之前，因此在主程序框图中未加入。为了节省面板空间，在面板上为每一个待调整的执行机构都设置了一个三位开关，当开关处在中间位置时为自动运行状态，另外两个状态为手动状态下的和ON 和OFF。另外，系统是运行在自动还是手动状态是在上电前通过一个两位开关来设置的。报警模式：为了确保整个系统的安全运行，特设置了此模式。当头仓或尾仓超过极限位置时（通过行程开关检测），或当加工材料过长时，就会自动进入此种模式。还有出现意外情况时，工作人员通过按急停键也可使系统急停。当进入报警模式后，程序将自动使各种部件停止运动，主轴停止旋转，火架和尾仓也停在急停时的位置，并使各种参数清零或复位。程序指令如下表4-2所示，梯形图见附录1。表4-2 程序指令系统资源分配SYMBOLADDRESSDATA TYPE COMMENTA_MATIC1M 17.0BOOLA_MATIC2M 16.3BOOLALARMM 5.7BOOL/报警ALARM_OUTQ 1.6BOOL/报警输出AUFR_TF1FC 100FC 100/电机的第一次上升沿AUFR_TF2FC 101FC 101/电机的第二次上升沿AUTO_MODE1I 2.2BOOL/用来确定生产型号：AUTO_MODE2I 2.3BOOL/00:50W,01:70WB_100WM 36.2BOOL/10:100W,11:150WB_150WM 36.3BOOLB_50WM 36.0BOOLB_70WM 36.1BOOLBF_FSM 20.1BOOL/操作错误BUZZER_RESETM 33.0BOOLBUZZER_RESET_FLPM 33.1BOOLCONSISM 33.2BOOL/紧急停车COUNT_OUTM 39.1BOOLCYCLE_FLAGM 39.2BOOLDATEN_EINM 17.3BOOL/读数据DATENFEHLERM 20.2BOOL/数据出错DRIVER_ENABLE1I 1.2BOOL/电机1使能DRIVER_ENABLE2I 1.3BOOL/电机2使能EMERGENCYM 3.4BOOL/紧急情况ESCAPEMENTM 4.1BOOL/应该是压管气缸FEHLER_QUITTIERENM 17.1BOOL/信息出错FIRE_LIMITM 2.7BOOL/点火禁止FIRE_ENABLEQ 0.0BOOL/点火使能FIRE1-HI 0.2BOOL/火苗1的氢气FIRE1_OI 0.3BOOL/火苗1的氧气FIRE2-HI 0.4BOOL/火苗2的氢气FIRE2-OI 0.5BOOL/火苗2的氧气FIRE1_OQ 0.4BOOL/FIRE1-O开FIRE1_HQ 0.3BOOL/FIRE1-H开FIRE2-OQ 0.6BOOL/FIRE2-O开FIRE2-HQ 0.5BOOL/FIRE2-H开FLM_BAAM 1.0BOOL/操作模式下的边沿记忆FLM_REACH1M 1.4BOOL/尾仓所在位置记忆FLM_REACH2M 1.2BOOL/火架所在位置记忆FLM_ST_FM1M 17.7BOOLFLM_ST_FM2M 20.5BOOLFLM_STRATM 11BOOL/边沿位记忆开始FLM_STOPM 1.7BOOL/边沿位记忆开始FM_WORD1MB 34BYTE/存放尾仓电机运动参数FM_WORD2MB 35BYTE/存放火架电机运动参数FM353_CONTROLE1MB 22BYTE/尾仓运动控制参数FM353_CONTROLE2MB 24BYTE/火架运动控制参数HAND_COLLECT1I 0.6BOOL/手动尾仓加紧开关HAND_COLLECT2I 1.4BOOL/手动头仓夹紧开关HAND_COLLECT2_FLNM 40.5BOOL/下降沿检测HAND_COLLECT2_FLPM 40.4BOOL/上升沿检测HAND_ESCAPEMENTM 38.7BOOL/手动拔料HAND_ESCAPEMENT_FLNM 41.7BOOL/下降沿检测HAND_ESCAPEMENT_FLPM 41.6BOOL/上升沿检测HAND_INPUTM 2.1BYTE/手动输入HAND_MOLD_BLOWI 2.4BOOL/手动N2吹HAND_MOLD_FLN1M 36.6BOOL/手动下降沿检测（MOLD退，管子进）HAND_MOLD_FLN2M 36.7BOOL/手动下降沿检测（N2不吹,MOLDJAW合）HAND_MOLD_FLP1M 36.4BOOL/手动上升沿检测（MOLD进，管子退）HAND_MOLD_FLP2M 36.5BOOL/手动上升沿检测（N2吹,MOLDJAW开）HAND_MOLD_SLIDEI 1.5BOOL/手动夹模进HAND_MOLDBLOW_FLNM 41.5BOOL/下降沿检测HAND_MOLDBLOW_FLPM 41.4BOOL/上升沿检测HAND_MOLDJAW_FLPM 41.2BOOL/下降沿检测HAND_MOLDJAW_FLNM 41.3BOOL/上升沿检测HAND_MOLDSLIDE_FLNM 41.1BOOL/下降沿检测HAND_MOLDSLIDE_FLPM 41.0BOOL/上升沿检测HAND_SPINDLEI 1.1BOOL/手动主轴开关HAND_SPINDLE_FLNM 40.1BOOL/下降沿检测HAND_SPINDLE_FLPM 40.0BOOL/上升沿检测HEAD_COLLECTQ 0.2BOOL/头架夹TAIL_COLLECTQ 1.4BOOL/尾架夹IMAGE_HAND_INPUTMB 38BOOL/手动输入映像IMAGE_HAND_OUTPUTMB 39BOOL/手动输出映像MDATA1M 16.4BOOL/电机1数据MDATA2M 16.2BOOL/电机2数据MOLD_SLIDE_OQ 1.1BOOL/夹模进MODEM 3.5BOOL/规格MOLD_BLOWQ 1.3BOOL/吹氮气MOLD_JAWI 1.7BOOL/夹头开关MOLD_JAW_OQ 1.5BOOL/夹头夹MOLD_SLIDEM 1.5BOOL/夹模进NO:1_ERR_CODE_RDMW 14INTSFC/读1时出错的代码NO:1_ERR_CODE_WRMW 12INTSFC/写1时出错的代码NO:1_INIT_ERRORM 0.3BOOL/初始化1出错NO:1_RD_ERRORM 0.2BOOL读1时显示错误NO:1_WR_ERRORM 0.1BOOL写1时显示错误NO: 2_INIT_ERRORM 0.7BOOL/初始化2出错NO: 2_RD_ERRORM 0.6BOOL/读2时显示错误NO:2_WR_ERRORM 1.6BOOL/写2时显示错误OUTPUTW 12WORD/输出字1OVER_LENGTHM 3.2BOOL/管子过长OVERRIDEMB 19BOOL/运行过头PEHM 21.6BOOL/到达规定位置的一半PROGRAMS_NOMB 37BYTE/运动参数暂存器RD_COMFC 3BOOL/从FM读数据RDSYSSTSFC 51BOOL/读系统状态REFERENCE1I 0.0BOOL/参考点1即行程开关REFERENCE2I 0.1BOOL/参考点2即行程开关RUN_STATUSM 21.4BOOL/运行标志SPINDLEQ 0.7BOOL/主轴旋转STARTM 16.0BOOL/程序开始START-FM1M 0.3BOOL/FM1模块开始运行START-FM2M 0.4BOOL/FM2模块开始运行START_INPUTM 2.1BOOL/开始输入START-NOI 0.7BOOL/启动STOP-OFFI 1.0BOOL/停止STEP0-RUN1I 2.0BOOL/自动STEP0M 20.0BOOLSTEP1M 6.0BOOLSTEP10M 7.1BOOLSTEP11M 7.2BOOLSTEP12M 7.3BOOLSTEP13M 7.4BOOLSTEP14M 7.5BOOLSTEP15M 7.6BOOLSTEP16M 7.7BOOLSTEP17M 8.0BOOLSTEP18M 8.1BOOLSTEP19M 8.2BOOLSTEP2M 6.1BOOLSTEP20M 8.3BOOLSTEP21M 8.4BOOLSTEP22M 8.5BOOLSTEP23M 8.6BOOLSTEP24M 8.7BOOLSTEP25M 9.0BOOLSTEP26M 9.1BOOLSTEP27M 9.2BOOLSTEP28M 9.3BOOLSTEP29M 9.4BOOLSTEP3M 6.2BOOLSTEP30M 9.5BOOLSTEP31M 9.6BOOLSTEP32M 9.7BOOLSTEP33M 32.0BOOLSTEP4M 6.3BOOLSTEP5M 6.4BOOLSTEP6M 6.5BOOLSTEP7M 6.6BOOLSTEP8M 6.7BOOLSTEP9M 7.0BOOLSTOP_FM353M 20.7BOOL/FM353停止信号STOP_INPUTM 2.0BOOL/停止输入STOP_RUNM 21.0BOOL/循环结束后停止TAILSTOCK_COLLECTM 5.1BOOL/尾仓TAILSTOCK_ENABLEQ 0.1BOOL/尾仓使能TAILSTOCK_LIMIT_LEFTM 3.1BOOL/尾仓左限位TAILSTOCK_LIMIT_RIGHTM 3.0BOOL/尾仓右限位TUBE_SLIDEM 4.7BOOL/插管子时钟1T 0TIMER延时30ms时钟10T 9TIMER延时30ms时钟11T 10TIMER延时300ms时钟12T 11TIMER延时30ms时钟13T 12TIMER延时500ms时钟14T 13TIMER延时30ms时钟15T 14TIMER延时30ms时钟16T 15TIMER延时30ms时钟17T 16TIMER延时50ms时钟18T 17TIMER延时100ms时钟19T 18TIMER延时100ms时钟2T 1TIMER延时1s时钟3T