基于PLC的發(fā)條后處理設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王建軒

摘 要：本文介紹了發(fā)制品行業(yè)后處理設(shè)備自動控制系統(tǒng)的組成和功能。系統(tǒng)闡述了位控功能指令的滑臺定位控制應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)，以發(fā)制品行業(yè)后處理設(shè)備為例，通過位控指令的應(yīng)用，PLC位控模塊輸出高速脈沖，通過步進(jìn)電機(jī)精確控制吊裝滑臺機(jī)構(gòu)的速度和位置。因該步進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了洗發(fā)設(shè)備吊裝物料的自動化，改善了工人的工作環(huán)境，降低了公司的用工成本。文章最后給出了定位系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：PLC；滑臺機(jī)械手；位控模塊

1 引言

在發(fā)制品行業(yè)，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，物料的運(yùn)輸和機(jī)器的進(jìn)水、排水、加熱、清洗等工藝處理全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化，解決了行業(yè)用工量大、工人勞動強(qiáng)度大、環(huán)境臟亂差等問題。

2.系統(tǒng)組成

發(fā)條后處理機(jī)，包括自動運(yùn)料滑臺機(jī)械手和發(fā)條清洗循環(huán)系統(tǒng)兩大部分。自動運(yùn)料滑臺機(jī)械手由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，機(jī)械手設(shè)計(jì)有特殊的吊裝鉤裝置，依靠X、Z向的滑臺模組精確定位運(yùn)輸。發(fā)條清洗循環(huán)系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)的管道葉輪，使液體進(jìn)行正反循環(huán)，其中的洗發(fā)沙籠根據(jù)流體特性進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，保證了液體的通透性，同時(shí)盡可能減少循環(huán)液體走短路而影響工藝處理的質(zhì)量。

在此系統(tǒng)中，整個(gè)控制系統(tǒng)的核心運(yùn)用了如今工業(yè)領(lǐng)域常用的可編程控制器，即PLC。其工作原理是發(fā)條后處理機(jī)的自動吊裝運(yùn)料機(jī)械手是一種自動操作裝置，通過PLC程序的設(shè)定，

3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 PLC的選型

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)選擇了S7-224CN系列的PLC.該系列具有緊湊的結(jié)構(gòu)，且功能單元完善，可以為各類控制單元提供簡易的接口，性價(jià)比高，功能穩(wěn)定。同時(shí)具有通訊、定位等功能。

3.2 定位功能部件的選擇

為了滿足精確定位的要求，自動運(yùn)料滑臺機(jī)械手的控制元件采用了西門子PLC的EM253位控模塊，該定位模板集成有5 個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)（STP，停止；RPS，參考點(diǎn)開關(guān)；ZP，零脈沖信號；LMT+，正方向硬極限位置開關(guān)；LMT-，負(fù)方向硬極限位置開關(guān)），6 個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)（4 個(gè)信號：DIS，CLR，P0，P1，或者P0+、P0-，P1+ 、P1-）， 用于S7-200 PLC 定位控制系統(tǒng)中。通過產(chǎn)生高速脈沖來實(shí)現(xiàn)對單軸步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)速度、位置控制。

定位模板EM 253 應(yīng)用于位置控制的過程，實(shí)現(xiàn)起來非常簡單。STEP 7-Micro/Win 提供了一個(gè)定位模板EM 253 配置的向?qū)Р僮鳎ㄎ恢每刂葡驅(qū)В?，可以在很短的幾分鐘時(shí)間內(nèi)完成配置操作，存儲在S7-200 PLC 的V 區(qū)內(nèi)；同時(shí)，STEP 7-Micro/Win 還提供了一個(gè)界面非常友好，專門用于調(diào)試、監(jiān)控運(yùn)動控制過程的調(diào)試界面（ EM 253 控制面板）。

3.3 PLC位控程序設(shè)計(jì)

該程序采用了絕對位置運(yùn)行方案，先對程序中用到的重要指令進(jìn)行說明如圖：

“POSx_CTRL”指令存在于主程序中，僅使用一次，自動裝載模板已經(jīng)配置的運(yùn)動控制參數(shù)和軌跡，使能、初始化定位模板 EM 253；

“POSx_DIS”命令，使定位模板EM 253 在 DIS 輸出端子上高電平輸出。用戶可以借助定位模板EM 253 的 DIS 輸出端子，“使能”和“非使能”操作電機(jī)驅(qū)動器。

POSx_RSEEK”命令，可以使電機(jī)按照預(yù)先定義好的尋找參考點(diǎn)的模式，移動機(jī)械設(shè)備到指定的位置，停止運(yùn)動，分配機(jī)械坐標(biāo)位置值（RF_OFFSET ）給控制系統(tǒng)，并且在輸出點(diǎn) CLR 輸出一個(gè)50 毫秒的脈沖信號。默認(rèn)的機(jī)械坐標(biāo)參考點(diǎn)位置值（RF_OFFSET ）是0，用戶可以通過“位置控制向?qū)?”配置工具，或者通過定位模板 EM 253 控制調(diào)試界面，或者通過命令“POSx_LDOFF”改變數(shù)值大小。

“POSx_RUN ”命令，可以使電機(jī)按照預(yù)先定義好的運(yùn)動軌跡包絡(luò)，移動到指定的機(jī)械位置。

3.4 位控模塊的接線圖（如圖）

4.結(jié)束語

在本系統(tǒng)中采用了西門子系列的PLC，利用其強(qiáng)大的自動化功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備自動處理產(chǎn)品的實(shí)際問題。由于篇幅所限，涉及到系統(tǒng)其他部分的控制在本文中不在闡述，只針對機(jī)械手的部分進(jìn)行了簡要說明。endprint