西门子模块|一级代理|2023

铝型材经过挤压成型之后，一般都需要经过表面工艺处理之后，才能作为成品使用。经过阳极氧化电解着色表面处理工艺的铝型材，其表面将得到一层具有良好的耐磨性、耐晒性、耐热性、耐蚀性和色泽稳定持久的氧化膜，被广泛应用在建筑和室内外装饰行业上。

　　在铝型材阳极氧化电解着色表面处理工艺中，有一道电解着色处理工序，是在铝型材表面阳极氧化工序之后，电泳或封孔工序之前，对需要着色的铝型材进行的一道工序，其原理是在槽体溶液中通过电化学作用使铝型材表面附着某些金属离子，从而显示出某一类的颜色来。不同的槽体溶液配置及工艺方法，铝型材电解着出的色彩效果也不一样，对所要求的着色电源提供的电流或电压的大小、波形及工作时间长短也不同。

　　其中有一种由日本发明的着色方法称为均匀化着色方法，可在较短的时间里得到效果好、颜色均匀的着色氧化膜。这种着色方法由于生产效率高，成品率高，已在日本广泛应用，目前在国内也正在逐步推广开来。

2．着色电源系统要求

　　配合均匀化着色方法的着色电源（简称均匀化着色电源）需按规定要求输出电流波形。均匀化着色电源的工作过程是：首先输出正向直流电流（称为P处理）一段时间，然后输出频率为1～30Hz范围内特定值，正负方波占宽比为0.005～0.30内特定值的脉冲电流（称为C处理）一段时间，接着再进行一次C处理（称为C2处理）一段时间，如图1所示。在工厂生产中，C处理常用的频率为5Hz，正负方波占宽比为1:9，C2处理根据工艺的要求来选择可有可无。

图1 均匀着色电源输出波形

均匀化着色电源的主要功能要求如下：

（1）输入电压及范围：三相、频率50Hz、380V±20%；

（2）额定输出电压：±30V～±80V；

（3）额定输出电流：1000A～4000A；

（4）小输出电流：额定输出电流的10%；

（5）输出电流精度：±3%以下；

（6）输出电流纹波：7%以下（在额定电流的30%～内）；

（7）入槽静泡时间：可在10～3000s内设定；

（8）P处理时间：可在0～3000s内设定；

（9）P处理与C处理间隔时间：可在10～3000s内设定；

（10）C处理时间：可在0～3000s内设定；

（11）C处理时脉冲周期：200ms（可根据要求在20ms～300ms范围内修改）；

（12）C处理时正脉冲宽度：20ms（可根据要求在10ms～100ms范围内修改）；

（13）能满足二次C处理的要求；

（14）能满足补色（即再进行C处理）的要求；

（15）有必要的保护措施。

3．着色电源系统组成及工作原理简介

　　为实现上述的输出波形及满足工艺要求，设计的均匀化着色电源原理如图2所示。均匀化着色电源主要由主回路和控制部分组成。

　西门子S7-200plc由于其体积小，可靠性高，通讯功能强大等特点，在工业控制领域得到广泛的应用，使用S7-200PLC高性价比的自由口通讯协议实现人机界面灵活方便。目前S7-200PLC接收计算机指令数据主要有两种方法：种方法是使用PLC自带的RCV指令来接收计算机数据;第二种方法采用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。

　　使用“RCV"指令接收数据的方法虽然简单，但在接收大量数据的时候每次都要依次接收，大大降低了数据传输效率。在本实验室的一套机电一体化控制系统中，人机界面设计要求是：界面可以向PLC写入QB0、QB1、QB2、传感器采样周期、一个判断指令、AQ0、AQ1等不同指令数据。若一次上位机写指令仅仅是控制QB0.3的启动，为了写入QB0则需要将9 B的数据全部发送，由于PLC内接收数据是用“RCV”指令，必须将9 B的数据依次存储，这样会造成数据传输线路中的时间过长产生延时，降低数据传输的效率，甚至导致误码出现，显然这种使用“RCV”接收大量数据的方法不太适合。

　　使用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。此方法若仅仅定义一个指针，其效果和“RCV”指令是一样的。但此方法由于其使用起来比较灵活，故本文设计了一种多地址指针接收数据的方法，即在计算机向PLC写入数据时，仅写入指针判别的代号和对应数据就可完成上位机对下位机的写指令，不同的代号对应不同的地址，与以往使用“RCV”指令相比，有效地减少了写指令的数据，提高了通讯效率。本文在设计PLC与上位机的串口通讯中设计了此种方案，尚未见其他同类文章使用。

　　2 指针判别

　　在PLC与计算机的自由口通讯中，为消除“RCV”或单指针接收计算机数据带来的大数据流，本文在计算机每次向PLC发送指令时，个字节总是模式的代号，从第二个字节开始才是指令数据的内容。在PLC接收数据时，个数据进入“自由口接收字符缓冲区”SMB2时，PLC通过“选择指针”先接收的是指针判别的代号，通过接收代号的数值比较来判断该指令数据对应的是哪种数据，判断完成后定义一个地址指针接收并存储这种数据的内容。不同的指针判别代号对应不同的地址指针，因此计算机每次写入PLC指令时发送的指令数据都是由两部分构成：部分为指针判别代号，第二部分为指令数据的内容。指针判别过程是PLC内接收到判别代号后进行数值比较。指针判别的意义就是通过一个总指针接收模式代号，用不同模式代号再定义多个指针完成不同种类的指令数据的接收与存储。

　　3 具体应用方案

　　在设计本实验室的一套电液伺服控制系统中，上位机的人机界面使用VB 6.0编程，下位机的通讯模式为自由口通讯。人机界面设计要求：界面可以向PLC写入QB0、QB1、QB2、传感器采样周期、AQW0、AQW2等不同指令数据，PLC在定时中断内使用XMT指令周期地向上位机发送变量存储器VB1～VB21中的待监视数据(包含PLC中的数字量与模拟量)。由于在设计中上位机写入PLC指令数据种类较多，其中包括定时中断的时间设置、状态位值的写入、模拟量扩展模块的输出等，故本文的模式选择可以将种类不同的指令数据用多个指针接收并存储。表1是本设计PLC程序的部分地址分配表，以便结合PLC程序来说明多地址指针方案的具体实现方法。

　　SBR_0子程序初始化：

　　网络1：在子程序中定义中断事件。

　　INT_0接收字符中断事件中采用指针判别：

　　网络1：指针代号接收存储于VB22。

　　INT_1定时中断事件中PLC发送监视数据：

　　网络1：通过VB24接收的数据控制XMT的“启/停”动作，进而控制PLC向计算机发送数据。

　　4 注意要点

　　由于在本设计中PLC每次接收数据，个字节“指针代号”进入SMB2时，在一次中断事件内，指针代号的数值也存储在每个指针对应的个存储地址中，因此每个指针接收数据时从第2个字节起才是指令数据的信息内容，个字节都是对应该指针的代号，否则会出现数据传输错误。在PLC程序设计时需要为每个指针预留个存储地址来存储该指针的代号。

　　故上位机每次向PLC写指令时，个数据内容是指针代号，通过上位机程序中直接赋值即可实现;从第2个数据开始为上位机的控制指令。

　　5 结 语

　　本设计方案已在实验室机电一体化控制系统的人机界面中成功地应用。系统运行稳定，大大减少了与上位机操作指令无关的数据传输，可高效地将上位机指令数据写入目标地址，有效解决了串口通讯中出现因大量数据传输而造成的延时。