一種基于PLC+HMI控制的新型稱重系統(tǒng)設計

馮杰，楊志

（浙江偉星實業(yè)發(fā)展股份有限公司 臨海拉鏈分公司，浙江 臨海 317000）

0 引言

隨著服裝產業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展，拉鏈行業(yè)規(guī)模也在不斷的壯大，拉鏈成品發(fā)貨數(shù)量龐大，要快速準確點數(shù)包裝成為行業(yè)的一大難題。目前企業(yè)現(xiàn)有的操作模式多是先人工對拉鏈點數(shù)后再通過臺秤對拉鏈條數(shù)進行復核后包裝，由于拉鏈存在重量偏差，所以易造成復核不準，常因為每包拉鏈的數(shù)量問題而遭到客戶的投訴，從而影響到企業(yè)的聲譽。

目前國內外拉鏈企業(yè)對解決此問題研究很多，但既要保證拉鏈數(shù)量準確、擺放整齊，又要效率高仍是一大難題?？偨Y目前的研究現(xiàn)狀大致有兩種：1）為了保證數(shù)量準確采用人工點數(shù)裝置，雖然數(shù)量準確、擺放整齊，但存在效率低的問題；2）采用輸送帶運輸拉鏈自動點數(shù)的方式，雖然效率高，但由于拉鏈較軟容易重疊，導致拉鏈擺放不整齊、數(shù)量偶爾不準確等現(xiàn)象。

本文針對目前國內外拉鏈行業(yè)的研究現(xiàn)狀，設計了一套以PLC為核心、具有人機界面的稱重控制系統(tǒng)，該稱重系統(tǒng)采用分批直接稱重、計數(shù)、累加重量和數(shù)量的方式，使每包拉鏈計數(shù)準確、擺放整齊、效率高。

1 設計要求與設計難點

1.1 設計要求

該稱重系統(tǒng)應具備以下幾個功能：1）稱重的每包拉鏈條數(shù)必須準確；2）稱重過程中保證每批拉鏈整齊；3）稱重過程要簡單、高效。

1.2 設計難點

難點一：在采用分批模式進行稱重過程中，由于拉鏈的柔軟性，拉鏈掉到稱重平面上會出現(xiàn)混亂，不整齊，導致在包裝過程中，給員工帶來麻煩，需要重新整理，既浪費時間，又降低了生產效率。如何使拉鏈掉到稱重平面上不混亂，我們采用什么樣的機械系統(tǒng)模式成為了一個難題。

難點二：在拉鏈存在重量偏差的前提下，如何保證每包拉鏈條數(shù)的準確？有些拉鏈由于布帶經過多遍染色、布帶帶經的粗細不均或者拉鏈表面拋光等原因，造成每條拉鏈存在著一定的重量偏差，并且偏差幅度較大，通常在±1%～±3%，如果一條一條的稱重效率太低，如果一百條直接稱重時，每包拉鏈就會出現(xiàn)1～3 條的偏差，導致每包拉鏈條數(shù)不準確。

因此我們需要另辟蹊徑，開發(fā)一種新型的稱重模式，分批快速稱重模式來保證每包拉鏈條數(shù)的準確性，根據(jù)不同拉鏈型號計算出多少數(shù)量范圍來分批稱重成為了一個難題。

2 硬件系統(tǒng)設計

圖1 操作模型

針對難點一，在機械結構設計過程中，我們采用擋板翻轉模式，保證拉鏈掉到稱重平面上不會出現(xiàn)混亂，保持不變。我們建立了操作模型（如圖1 所示）。

首先翻板與桌面保持平衡，將分批的拉鏈推到翻板上面，接著翻板旋轉90°，將拉鏈掉到稱重平面上，這樣就可以有效地保證拉鏈落下來時不會出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象，為下步拉鏈包裝提供了很好的保障。

設備的工作流程如下：設備啟動時，翻板電機及推板電機工作，設備首先復位，如圖1（a）所示的位置停止，接著將一批拉鏈推至翻板上；按下啟動按鈕，翻板電機工作使翻板翻轉90°，拉鏈掉至稱重平面上，如圖1（b）所示的位置；接著翻板電機工作，翻板再翻轉80°，并且推板電機開始工作，將推板向后退至設定的步數(shù)，這個時候保持1 s 并且稱重系統(tǒng)開始稱重，并將稱重得到的數(shù)據(jù)傳輸至觸摸屏和PLC 進行顯示及計算，如圖1（c）所示的位置；接著推板電機工作將推板向前推，直到設定的步數(shù)，如圖1（d）所示的位置；接著推板電機工作使推板復位，然后翻板電機工作，使翻板復位，接著下一批稱重，直到一百條，提示音響應，并且開始包裝，并進入下一個循環(huán)。

3 軟件系統(tǒng)的設計

軟件系統(tǒng)包含兩部分，PLC 程序設計［1］和人機界面設計［2］。

3.1 PLC 程序設計

PLC 控制系統(tǒng)設計了一個復位按鈕，按下按鈕可以使系統(tǒng)自動的回到原點。滿足PLC 控制的條件如下：翻板初始化到位感應開關必須感應到翻板；推板初始化到位感應開關必須感應到推板；力值顯示控制儀顯示的數(shù)字必須為0，保證稱重時稱重的數(shù)據(jù)準確無誤。

在稱重過程中，需要對數(shù)據(jù)不斷地進行采集處理，每次采集到的數(shù)據(jù)由力值顯示控制儀通過RS485 串口發(fā)送給人機界面，再由人機界面通過RS232 串口傳給PLC，由PLC 系統(tǒng)對其進行條數(shù)計算。計算的條數(shù)再通過RS232串口傳給人機界面顯示。系統(tǒng)構成如圖2。

圖2 系統(tǒng)構成圖

針對難點二，我們經過反復測算，相同型號拉鏈的誤差大概在±1%～±3%之間，因此16 條拉鏈的誤差為±15%～±48%之間，如果誤差大于等于50%的話，程序計算時就會出現(xiàn)誤差，導致拉鏈條數(shù)不準確，因此每批拉鏈的條數(shù)必須小于等于16 條，如果稱重時顯示大于16 條需重新稱重，如果稱重時小于等于16 條，則繼續(xù)稱重累加，直到100 條。

為保證條數(shù)的準確性，稱重系統(tǒng)程序設計如下：1）數(shù)n條 拉 鏈，5 ≤n；2）計算單條拉鏈的重量a=b（n 條拉鏈得到的重量）/n；3）假設一把拉鏈為m 條（1≤m≤16），將m 放在稱量系統(tǒng)上稱，得到的重量為c；4）m=int［（c+a*0.49）/a］；5）假設m＞16，則重新稱重。

PLC 程序控制流程圖如圖3。

圖3 程序控制流程圖

3.2 人機界面的設計

采用人機界面控制，使企業(yè)員工操作、查找及讀取數(shù)據(jù)時非常地方便，該系統(tǒng)采用的是MCGS 組態(tài)人機界面，具有以下幾點功能：1）與力值顯示控制儀通訊時，可以很精確的將采集到的數(shù)據(jù)顯示在人機界面上；2）通過人機界面計算單條拉鏈的重量；3）方便員工知道目前拉鏈的總條數(shù)；4）通過數(shù)據(jù)庫，可以監(jiān)控一天或者一個月生產拉鏈的產量。

4 結論

此款新型控制模式的稱重系統(tǒng)，采用分批直接稱重、計數(shù)、累加的方式，達到計數(shù)準確，操作簡單及效率高，在產品存在重量偏差又需準確計數(shù)的行業(yè)中值得推廣。

［1］黃永紅.電氣控制與PLC 應用技術［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］張文明，劉志軍，曹麗霞.組態(tài)軟件控制技術［M］.北京：北方交通大學出版社，2006.