基于PLC自動打包帶輸送器控制系統(tǒng)的設計

夏長鳳

（南通航運職業(yè)技術學院，江蘇 南通 226010）

打包帶自動輸送器用于輸送PET打包帶，該設備專門為某醋酸纖維有限公司設計，用來輸送PET打包帶，打包帶輸送器安裝在擺絲機打包區(qū)西墻與纖維絲束包輥道輸送線之間。打包帶安裝示意如圖1—3所示，PET打包帶從自動帶盤機出來后，首先爬高如圖1所示，從空中穿過西墻和打包機西側過道（距地面不低于3 m），然后下降到打包機立柱位置如圖2所示，終點為打包機的打結器。每臺打包機配備2臺打包帶自動輸送器，分別用于打包機西側和南側的打結器。打包帶輸送器安裝布置如圖3所示，帶盤上的包裝帶經過電機驅動輪驅動送帶進入傳送軌道，送至打包機側。

圖1 爬高

圖2 打包機立柱

圖3 打包帶輸送器安裝

1 打包帶輸送器控制功能分析

打包帶顏色是深綠色，帶寬為16 mm，厚度0.9 mm，帶盤內心直徑405 mm，每卷帶長大于1 000 m，20 kg。

該設備現(xiàn)場安裝時，需在打包機西側墻體上開兩個孔，以便打包帶穿過墻體。兩個孔的尺寸為300×300 mm。打包帶輸送器用于長距離傳送PET打包帶，打包帶輸送軌道水平架設在打包機立柱與自動帶盤機之間，底標高3 m。因此輸送軌道必須穩(wěn)固平直才能滿足輸送要求。

帶盤車放置在墻體側，卷狀打包帶安裝在帶盤車的圓盤上，PET帶在經過驅動組件的一對滾輪驅動后，通過傳送軌道，送至墻體另一側的打包機立柱處。

打包帶自動輸送器用于拖動打包帶，并將打包帶送入輸送軌道，從軌道上將打包帶傳送到打包機，因此，需要配備一臺驅動電動機，配置電磁制動器控制帶盤阻尼或制動力矩。由于打包帶傳輸距離大于10 m，為保證送帶順暢，在輸送軌道上可以配備一臺輔助送帶電機。

該設備由自動帶盤機、輸送軌道、電控系統(tǒng)和接帶機等4部分組成。帶盤機安裝帶盤用。電控系統(tǒng)為設備提供電源和控制功能，配備腳踏開關和無帶報警提示燈等。通過腳踏開關可以啟動設備，當送帶長度達到設定要求時，設備自動停機。當傳感器檢測到無帶時，報警提示燈點亮時，打包帶卷已用完，提醒操作人員更換新的打包帶卷[1]。設備可以另外配置接帶機用于更換打包帶卷時進行接帶，避免重新穿帶。

輸送器可以在輸送軌道的末端設置觸點開關，當操作人員拉動打包帶時或者自動打包機發(fā)出打包，觸點開關動作，從而啟動設備，驅動組件滾輪開始旋轉，輸送一定長度的打包帶。

當帶卷用完時，斷帶傳感器檢測不到打包帶，發(fā)出信號，機器停止運轉。同時，東墻面上的斷帶警示燈亮起，提醒操作工更換帶卷[2]，人工將遺留在軌道內的打包帶抽出。當斷帶傳感器動作時，驅動組件的滾輪停止旋轉，打包帶并沒有與滾輪脫離。因此，在斷帶傳感器動作時，電機延時停止運轉，確保滾輪之間的帶子送出。送帶開關動作的同時，帶盤車上的電磁制動器應脫開，送帶達到設定值后，電磁制動器應制動，并延時脫開，保證下次繼續(xù)送帶。

控制柜上安裝急停按鈕開關，急停狀態(tài)時，設備停止運行。

2 控制系統(tǒng)硬件配置

本文選用顧美公司MT6070H型觸摸屏和PLC一體機，具有16個輸入口和16個輸出口，開關量輸入類型為低電平NPN，COM接負。開關量輸出類型有繼電器MR，晶體管MT等，晶體管輸出最大負載500 mA，繼電器輸出最大負載5 A。本系統(tǒng)選擇輸出型為繼電器MR型。模擬量輸入類型有0～10 V，4～20 mA，0～20 mA，PT100，EKSJ型熱電偶等，模擬量輸出類型有0～10 V、0～5 V，0～20 mA或混合型，本系統(tǒng)模擬量輸出類型選擇0～10 V，從而控制帶盤阻尼或電磁制動力矩的大小[3-4]。

PLC模擬量輸出直接給D8080—8087寄存器賦值即可。DA0—DA7為模擬量輸出口，GND為公共端。輸出信號0～10 V或0～20 mA可選。可根據需要選裝不同類型的模擬量輸出。模擬量輸出精度是10位，0～10 V/或者0～20 mA分別對應0～1 000。

模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍如表1所示。

M8080為模擬量 DA0～DA3 輸出功能的啟動觸點，設置為 ON 時，才能使模擬量 DA0～DA3有輸出。

表1 模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍

M8084為模擬量DA4～DA7輸出功能的啟動觸點，設置為ON時，才能使模擬量 DA4～DA7有輸出。

圖4是0～10 V電壓模擬量輸出的示例。

圖4 電壓模擬量輸出

置位M8080后直接賦值1 000給D8080，則在DA0端和GND端之間就會有10 V 的電壓輸出。

該設備的控制系統(tǒng)有2種工作方式，分別是手動、自動。選擇手動方式執(zhí)行時，可以進行手動送帶工作，以及進行點動操作并可以進行參數的設置工作。自動工作方式時，打包時，不管是人工打包還是自動打包，打包帶被人拖動或者機器拖動打包帶，則電機轉動，自動送帶一定長度。自動送帶時如果按下停止按鈕，則停止送帶，再次按下啟動按鈕則繼續(xù)按照設定的長度送帶，送帶過程中，按下急停按鈕，則輸送器停止運行，帶輪急停制動。

調試時，按下起動按鈕后，打包帶輸送器從初始狀態(tài)按照一定的順序來完成一個周期動作，直接返回到初始狀態(tài)。自動工作時，則輸送器按照步驟一步步地執(zhí)行，然后不停地循環(huán)，如此往復。

3 系統(tǒng)程序的設計

觸摸屏的設計主要是進行工作方式的選擇，設備啟動和停止運行控制，監(jiān)控設備運行狀態(tài)，如設備運行、停止指示，無帶或斷帶報警等。觸摸屏上可以查看設備操作說明等，設備運行參數的設置需要經過密碼認證防止操作人員誤操作。觸摸屏和PLC是一體機，在系統(tǒng)工作參數中通訊設置，正確選擇顧美PLC型號為CoolMay PLC（2N），通信參數也要設置正確，否則觸摸屏和PLC之間無法通信。

PLC程序采用的順序控制設計法，按照送帶工藝流程來進行控制。程序控制流程如圖5所示。

圖5 程序控制流程

PLC上電時，程序進行初始化，并根據要求設置相應的經驗參數，免除設備每次上電后都需要設置參數增加工作量而且特別繁瑣。在觸摸屏上選擇工作方式，觸摸屏上電后默認是手動工作方式，則可以設置打包帶帶輪阻尼值。根據工藝要求，在手動穿帶時，帶盤需要一些阻尼可以防止帶盤自由轉動，包裝帶松開纏繞。在自動運行時，送帶長度滿足后也需要將帶盤制動，防止帶盤由于停止慣性轉動，導致包裝帶松開纏繞。手動工作時可以根據需要調整送帶長度參數，進行簡單的測試工作，如送帶電機的點動、測試帶盤阻尼情況等，程序如圖4所示。

圖4 程序初始化及手動狀態(tài)阻尼設定

自動工作方式時，首先判斷設備是否處于啟動狀態(tài)，啟動狀態(tài)時，判斷由無包裝帶，有帶時，檢查打包機側有沒有送帶信號。如果有送帶信號，則送帶電機轉動帶動滾輪送帶。當滿足一定的長度的時候，帶盤制動，制動時間到，等待下一次的送帶信號。

自動工作時，帶盤一直運轉，包裝帶沒有滿足設定長度時，如果此時操作人員按下停止按鈕，則帶輪電機停止運轉，再次按下啟動按鈕，則送帶電機繼續(xù)運轉送帶，直到滿足設定長度，停止制動，等待下次送帶信號。

按下控制柜上的急停按鈕，系統(tǒng)進入急停狀態(tài)，此時送帶電機停轉，帶盤制動器制動，制動時間到，系統(tǒng)重新進入初始狀態(tài)，急停狀態(tài)時程序如圖5所示。

圖5 急停狀態(tài)程序設計

4 結語

基于PLC自動打包帶輸送器控制系統(tǒng)的設計，可以使打包帶遠距離傳送，避免了打包帶盤隨機轉動出現(xiàn)打包帶纏繞、打結等影響效率的情況，并且本系統(tǒng)自動化程度高、精度高、效率高、送帶平穩(wěn)可靠，可根據需要輸送相應長度的PET帶。本系統(tǒng)設備研制成功后已經在某醋酸纖維有限公司廣泛使用。