歐姆龍NJ系列PLC在胎面自動收集設(shè)備中的應用

詹俊鋼 譚 娜

(1.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院自動化學院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業(yè)學校機電專業(yè)科，哈爾濱 150040)

歐姆龍NJ系列PLC在胎面自動收集設(shè)備中的應用

詹俊鋼1譚 娜2

(1.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院自動化學院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業(yè)學校機電專業(yè)科，哈爾濱 150040)

對輪胎胎面的自動收集工作進行了研究，針對其控制系統(tǒng)進行分析和設(shè)計，本控制系統(tǒng)使用歐姆龍NJ系列PLC通過EtherCAT網(wǎng)絡對12臺G5系列伺服電機進行精準控制，可以實現(xiàn)胎面的定位、翻轉(zhuǎn)、爬升、調(diào)節(jié)、投放及翻蓋等控制任務。實際運行效果良好，控制精確，自動化程度高。

PLC 伺服電機 胎面自動收集

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，輪胎胎面的搬運和收集過程已由人工手動收集改為設(shè)備自動收集，通過胎面自動收集設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)胎面的自動化搬運和收集工作，可以解決人工搬運效率低、胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

NJ控制器是歐姆龍最新推出的新一代PLC，NJ系列PLC產(chǎn)品集成了EtherCAT技術(shù)的開放式網(wǎng)絡控制器、EtherNET/IP網(wǎng)絡的開放式網(wǎng)絡信息和通信技術(shù)。筆者提出了采用歐姆龍NJ控制器、NB系列觸摸屏和G5伺服電機組成胎面自動收集設(shè)備的控制系統(tǒng)[1]。

1 控制系統(tǒng)

本控制系統(tǒng)采用的控制器是歐姆龍NJ501-1300型PLC，主要實現(xiàn)對伺服電機精準的運動控制，胎面搬運、收集工作的工作流程控制和與上位機觸摸屏人機界面間的數(shù)據(jù)交換。上位機使用的是歐姆龍NB10W-TW01B型觸摸屏，主要實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、功能顯示及故障提示等功能?，F(xiàn)場的拉繩開關(guān)和限位開關(guān)實現(xiàn)設(shè)備的通斷電和系統(tǒng)的安全保護。控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 工作原理

實際工作時，前序聯(lián)動胎面擠壓設(shè)備將胎面輸送到胎面承接輥道，胎面承接輥道機構(gòu)根據(jù)胎面的長度和運行速度將胎面控制在中間位置停止；胎面停穩(wěn)后，線胎翻轉(zhuǎn)機構(gòu)順時針旋轉(zhuǎn)20°將胎面托起，真空吸盤通電，負壓檢測傳感器檢測到胎面吸住后，線胎翻轉(zhuǎn)機構(gòu)順時針旋轉(zhuǎn)160°，真空吸盤斷電，將胎面翻轉(zhuǎn)放下；胎面爬升結(jié)構(gòu)將翻轉(zhuǎn)后的胎面輸送到間距調(diào)節(jié)機構(gòu)；間距調(diào)節(jié)機構(gòu)將胎面按照觸摸屏配方設(shè)定參數(shù)對胎面排列的條數(shù)和間距大小進行自動排列工作；胎面排列完成后，胎面投放機構(gòu)將排列完成的一層胎面依次投放到28層百葉車上，投放時，根據(jù)安裝在投放平臺前方的激光測距傳感器對每層百葉車的高度進行測距，從而控制伺服電機的精確定位，投放完成后，投放機構(gòu)回到初始位置，等待下一層胎面排列完成；投放機構(gòu)將本層的胎面鋪放完成后，百葉翻轉(zhuǎn)機構(gòu)根據(jù)投放層數(shù)，將相應層數(shù)的百葉蓋下；完成28層的百葉投放和合蓋工作后，運動平臺往返運動，將裝滿胎面的百葉車運走，空的百葉車運送到位，等待下一臺百葉車的胎面投放工作啟動。

圖1 控制系統(tǒng)原理框圖

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，NJ501-1300 型PLC擴展了一個8入模擬量輸入模塊，兩個16入數(shù)字量輸入模塊和一個16出數(shù)字量輸出模塊。NJ501-1300 型PLC通過本機自帶的EtherCAT接口與12臺G5伺服電機通過以太網(wǎng)協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，并在Sysmac Studio軟件平臺的EtherCAT網(wǎng)絡配置中設(shè)置好各個電機節(jié)點地址[2]，分別為1～12。

NJ501-1300 型PLC通過本機自帶的EtherNET接口與NB10W-TW01B型觸摸屏進行數(shù)據(jù)交換，需將PLC的IP和觸摸屏的IP設(shè)置在同一個網(wǎng)段內(nèi)才可實現(xiàn)通信，將PLC的IP地址設(shè)為192.168.250.1，子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0；觸摸屏的IP地址設(shè)為192.168.250.2，子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

胎面自動收集控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括下位機PLC程序和上位機人機界面觸摸屏程序，下位機PLC程序是在歐姆龍最新推出的Sysmac Studio自動化軟件平臺上開發(fā)設(shè)計的，該軟件完美的結(jié)合了運動控制與邏輯控制，最多可實現(xiàn)64軸的運動控制，可實現(xiàn)直線、曲線及圓弧等插補動作功能，通過簡單的設(shè)定，即可完成對控制器、網(wǎng)絡及伺服等設(shè)備的配置，通過內(nèi)部功能塊的簡單設(shè)置就可以完成復雜的運動控制。下位機控制程序根據(jù)輪胎胎面的工作流程編寫，下位機軟件流程框圖如圖2所示。

上位機人機界面觸摸屏程序是在歐姆龍NB-Designer軟件環(huán)境下開發(fā)設(shè)計的，根據(jù)胎面自動搬運和收集控制系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，人機界面主要包含胎面參數(shù)設(shè)置、運行狀態(tài)顯示、電機手動控制及異常報警提示等畫面。操作員通過簡單的操作就可以輕松方便地控制胎面自動收集設(shè)備[3]。

圖2 下位機軟件流程

5 結(jié)束語

利用NJ501控制器、NB觸摸屏、激光測距傳感器、負壓檢測傳感器、光電開關(guān)及伺服電機等器件構(gòu)成的胎面自動收集控制系統(tǒng)具有操作方便、控制精確、運行平穩(wěn)及自動化程度高等優(yōu)點。筆者設(shè)計的胎面自動收集設(shè)備已成功應用在某輪胎生產(chǎn)企業(yè)的胎面收集生產(chǎn)線上，很好地解決了人工搬運效率低下，胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時為其他輪胎生產(chǎn)企業(yè)提供了借鑒意義。

[1] 王月芹.基于歐姆龍NJ控制器機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013，26(3)：28～30.

[2] 李志洲，鄭民欣，王錦錦，等.基于EtherCAT網(wǎng)絡的三軸伺服控制系統(tǒng)設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2012，(2)：63～65.

[3] 路青起，劉英男，于大洋.西門子S7-1200在橡膠工業(yè)自動卷取機中的應用[J].制造業(yè)自動化，2013，35(14)：129～131.

聲明

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2016-06-29(修改稿)

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1000-3932(2016)08-0887-02