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2.1 系統(tǒng)組成和工作原理

基于PC+PLC等離子熔射控制系統(tǒng)組成原理如圖1所示。PC主要完成對實體進行三維造型、切片、最后生成機器人能夠識別的機器人路徑代碼，并根據(jù)現(xiàn)場反饋信息進行路徑調(diào)整，同時也對整個熔射過程進行監(jiān)控，采樣主要工藝參數(shù)并保存到加工過程文檔中。PLC實現(xiàn)對數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺和整個等離子弧發(fā)生子系統(tǒng)實時控制，對現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)進行初步處理后傳送到上位機PC中。

2.2 PC與PLC功能分配

　　在等離子熔射過程中，環(huán)境惡劣，噪音等污染嚴重，干擾強，系統(tǒng)工作周期長。因此現(xiàn)場設(shè)備控制核心采用西門子S7-300型PLC，充分利用該型PLC可靠性和良好的抗干擾能力來保證系統(tǒng)可靠性。并配備了A/D、D/A模塊和CP5611通訊卡，可以實現(xiàn)模擬量采樣與輸出和與上位機之間通訊。同時PLC系統(tǒng)還配備了西門子專用穩(wěn)壓電源，保證了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，避免與整個系統(tǒng)共用電源產(chǎn)生干擾。

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由于PLC無法進行監(jiān)控圖表顯示、圖像處理和復(fù)雜算法設(shè)計，操作人員也不能直觀了解現(xiàn)場狀況[4]。為了彌補以上不足，系統(tǒng)增加PC進行現(xiàn)場監(jiān)控與數(shù)據(jù)運算，其主要任務(wù)是獲取機器人狀態(tài)信息和皮膜溫度采樣信息，根據(jù)設(shè)定工藝優(yōu)化算法執(zhí)行結(jié)果進行實時熔射路徑調(diào)節(jié);對等離子射流檢測圖像進行處理，反饋調(diào)節(jié)信息至PLC實現(xiàn)對等離子射流發(fā)生裝置調(diào)控;同時能對系統(tǒng)故障做出及時報警，并能采取相應(yīng)應(yīng)急處理措施和加工現(xiàn)場斷點保護等。