一種基于PLC+HMI控制的新型稱(chēng)重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮杰，楊志

（浙江偉星實(shí)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(chǎn)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(zhǔn)確點(diǎn)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(duì)拉鏈點(diǎn)數(shù)后再通過(guò)臺(tái)秤對(duì)拉鏈條數(shù)進(jìn)行復(fù)核后包裝，由于拉鏈存在重量偏差，所以易造成復(fù)核不準(zhǔn)，常因?yàn)槊堪湹臄?shù)量問(wèn)題而遭到客戶(hù)的投訴，從而影響到企業(yè)的聲譽(yù)。

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

本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外拉鏈行業(yè)的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套以PLC為核心、具有人機(jī)界面的稱(chēng)重控制系統(tǒng)，該稱(chēng)重系統(tǒng)采用分批直接稱(chēng)重、計(jì)數(shù)、累加重量和數(shù)量的方式，使每包拉鏈計(jì)數(shù)準(zhǔn)確、擺放整齊、效率高。

1 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)要求

該稱(chēng)重系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個(gè)功能：1）稱(chēng)重的每包拉鏈條數(shù)必須準(zhǔn)確；2）稱(chēng)重過(guò)程中保證每批拉鏈整齊；3）稱(chēng)重過(guò)程要簡(jiǎn)單、高效。

1.2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

難點(diǎn)一：在采用分批模式進(jìn)行稱(chēng)重過(guò)程中，由于拉鏈的柔軟性，拉鏈掉到稱(chēng)重平面上會(huì)出現(xiàn)混亂，不整齊，導(dǎo)致在包裝過(guò)程中，給員工帶來(lái)麻煩，需要重新整理，既浪費(fèi)時(shí)間，又降低了生產(chǎn)效率。如何使拉鏈掉到稱(chēng)重平面上不混亂，我們采用什么樣的機(jī)械系統(tǒng)模式成為了一個(gè)難題。

難點(diǎn)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(zhǔn)確？有些拉鏈由于布帶經(jīng)過(guò)多遍染色、布帶帶經(jīng)的粗細(xì)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(chēng)重效率太低，如果一百條直接稱(chēng)重時(shí)，每包拉鏈就會(huì)出現(xiàn)1～3 條的偏差，導(dǎo)致每包拉鏈條數(shù)不準(zhǔn)確。

因此我們需要另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)一種新型的稱(chēng)重模式，分批快速稱(chēng)重模式來(lái)保證每包拉鏈條數(shù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)不同拉鏈型號(hào)計(jì)算出多少數(shù)量范圍來(lái)分批稱(chēng)重成為了一個(gè)難題。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 操作模型

針對(duì)難點(diǎn)一，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們采用擋板翻轉(zhuǎn)模式，保證拉鏈掉到稱(chēng)重平面上不會(huì)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(zhuǎn)90°，將拉鏈掉到稱(chēng)重平面上，這樣就可以有效地保證拉鏈落下來(lái)時(shí)不會(huì)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(shè)備的工作流程如下：設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，翻板電機(jī)及推板電機(jī)工作，設(shè)備首先復(fù)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(dòng)按鈕，翻板電機(jī)工作使翻板翻轉(zhuǎn)90°，拉鏈掉至稱(chēng)重平面上，如圖1（b）所示的位置；接著翻板電機(jī)工作，翻板再翻轉(zhuǎn)80°，并且推板電機(jī)開(kāi)始工作，將推板向后退至設(shè)定的步數(shù)，這個(gè)時(shí)候保持1 s 并且稱(chēng)重系統(tǒng)開(kāi)始稱(chēng)重，并將稱(chēng)重得到的數(shù)據(jù)傳輸至觸摸屏和PLC 進(jìn)行顯示及計(jì)算，如圖1（c）所示的位置；接著推板電機(jī)工作將推板向前推，直到設(shè)定的步數(shù)，如圖1（d）所示的位置；接著推板電機(jī)工作使推板復(fù)位，然后翻板電機(jī)工作，使翻板復(fù)位，接著下一批稱(chēng)重，直到一百條，提示音響應(yīng)，并且開(kāi)始包裝，并進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)包含兩部分，PLC 程序設(shè)計(jì)［1］和人機(jī)界面設(shè)計(jì)［2］。

3.1 PLC 程序設(shè)計(jì)

PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)位按鈕，按下按鈕可以使系統(tǒng)自動(dòng)的回到原點(diǎn)。滿(mǎn)足PLC 控制的條件如下：翻板初始化到位感應(yīng)開(kāi)關(guān)必須感應(yīng)到翻板；推板初始化到位感應(yīng)開(kāi)關(guān)必須感應(yīng)到推板；力值顯示控制儀顯示的數(shù)字必須為0，保證稱(chēng)重時(shí)稱(chēng)重的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

在稱(chēng)重過(guò)程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)不斷地進(jìn)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(guò)RS485 串口發(fā)送給人機(jī)界面，再由人機(jī)界面通過(guò)RS232 串口傳給PLC，由PLC 系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行條數(shù)計(jì)算。計(jì)算的條數(shù)再通過(guò)RS232串口傳給人機(jī)界面顯示。系統(tǒng)構(gòu)成如圖2。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成圖

針對(duì)難點(diǎn)二，我們經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)算，相同型號(hào)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(huà)，程序計(jì)算時(shí)就會(huì)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致拉鏈條數(shù)不準(zhǔn)確，因此每批拉鏈的條數(shù)必須小于等于16 條，如果稱(chēng)重時(shí)顯示大于16 條需重新稱(chēng)重，如果稱(chēng)重時(shí)小于等于16 條，則繼續(xù)稱(chēng)重累加，直到100 條。

為保證條數(shù)的準(zhǔn)確性，稱(chēng)重系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)如下：1）數(shù)n條 拉 鏈，5 ≤n；2）計(jì)算單條拉鏈的重量a=b（n 條拉鏈得到的重量）/n；3）假設(shè)一把拉鏈為m 條（1≤m≤16），將m 放在稱(chēng)量系統(tǒng)上稱(chēng)，得到的重量為c；4）m=int［（c+a*0.49）/a］；5）假設(shè)m＞16，則重新稱(chēng)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(jī)界面的設(shè)計(jì)

采用人機(jī)界面控制，使企業(yè)員工操作、查找及讀取數(shù)據(jù)時(shí)非常地方便，該系統(tǒng)采用的是MCGS 組態(tài)人機(jī)界面，具有以下幾點(diǎn)功能：1）與力值顯示控制儀通訊時(shí)，可以很精確的將采集到的數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)界面上；2）通過(guò)人機(jī)界面計(jì)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(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以監(jiān)控一天或者一個(gè)月生產(chǎn)拉鏈的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

此款新型控制模式的稱(chēng)重系統(tǒng)，采用分批直接稱(chēng)重、計(jì)數(shù)、累加的方式，達(dá)到計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單及效率高，在產(chǎn)品存在重量偏差又需準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的行業(yè)中值得推廣。

［1］黃永紅.電氣控制與PLC 應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)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(shù)［M］.北京：北方交通大學(xué)出版社，2006.