基于PLC控制的檢漏儀系統(tǒng)的設計

顧中杰

【摘 要】基于PLC控制的檢漏儀系統(tǒng)主要控制零件夾具的機械動作以及和檢漏儀、人機界面之間的交互。該系統(tǒng)使用三菱FX系列PLC，GT系列人機界面，使用步進指令進行編程，根據(jù)控制要求完成PLC程序的設計與調試。人機界面可視化氣缸動作，顯示了檢測結果，具有直觀性和可操作性。

【關鍵詞】PLC;步進指令;人機界面

中圖分類號： TP273.5文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）13-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.009

Design of leak Detector System Based on PLC Control

GU Zhong-jie

（Shuiguang precision parts manufacturing〈Shanghai〉co.，LTD.，Shanghai 201906，China）

【Abstract】The equipment control the mechanical movement of the part fixture by PLC control.The system is programmed using stepping instructions.The human-machine interface is intuitive and maneuverable.

【Key words】PLC; Step instruction; Man-machine interface

許多汽車上的精密零部件需要進行氣密性檢測，經(jīng)檢測合格之后才能用于安裝?；赑LC控制的檢漏儀設備可以在此方面進行應用，本文介紹該設備的設計。

1 控制系統(tǒng)的設計方案

本次設計包括了硬件和軟件兩個方面，硬件設計包括了相關電路圖的設計，軟件設計包括了PLC的編程以及人機界面的編程，設計方案需要解決以下三個問題：

（1）需要準確地對氣缸動作進行捕捉，為此采用電磁式結構的傳感器型接近開關，它工作時不需外加電源，利用電磁感應的原理，將感應到的氣缸運動轉換成磁電式傳感器中的感應電動勢輸出，是一種有源傳感器，精度也較高。

（2）檢漏儀設備輸入與PLC的輸出無法達到電氣要求上的統(tǒng)一，本設備使用的三菱PLC為晶體管輸出，其輸出端為低電平輸出。而本設備使用的檢漏儀設備的輸入為高電平。為了達到電氣上的統(tǒng)一，必須將檢漏儀的低電平輸出轉化為高電平?；诒竟镜乃袟l件，以及其他方面的考慮，我使用了在控制電路中加裝了一套中間繼電器控制電路的方法，使得該目的得以達成，相關電路如圖所示。

（3）人機界面與PLC的交互，本機使用的PLC和人機界面皆是三菱公司生產的，可以直接連接。在人機界面上的可視化顯示，利用AUTOCAD這一軟件，畫一幅簡易的零部件效果圖以及氣缸的簡圖，利用AUTOCAD中的3D建模功能，使得整個圖有了立體感，更加地直觀，將該圖插入在人機界面上，作為整個動態(tài)的底圖。

繼續(xù)畫出氣缸的活塞簡圖，在人機界面上設置多處限位，利用人機界面中的讀取軟元件ON和OFF兩種狀態(tài)下的不同顯示，將定義為了運動零部件的活塞簡圖顯示在屏幕上的不同位置，使得其能夠看上去像是在運動一般。

2 控制系統(tǒng)的硬件設計

PLC控制的檢漏儀設備的主電路部分包括斷路器、主接觸器、開關電源、三菱FX3N-30MTPLC、GT1155觸摸屏、福田FL-296檢漏儀組成。

除了主電路以及PLC外圍電路之外，主要電路還有福田FL-296與PLC的連接圖，福田FL-296共有38個端口，其中有四個端口連接至PLC的X端口，兩個端口連接至中間繼電器上，各個公共端口連接至開關電源的0V電源，其他端口掛空。

3 控制系統(tǒng)的軟件設計

本系統(tǒng)的核心是PLC編程，本次編程利用PLC的步進指令進行編程，步進指令主要用于編制復雜的且具有順控的程序，它類似于順序功能圖SFC語言的狀態(tài)轉移圖，它比梯形圖更為直觀，也使得編程更為地簡便。

3.1 繪制流程圖

流程圖是一種圖形，用來描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能及特性的，其主要組成有步、轉移、轉移條件、線段和命令，根據(jù)控制要求本系統(tǒng)的流程圖見圖。

3.2 繪制狀態(tài)轉移圖

由流程圖轉換畫出相對應的狀態(tài)轉移圖，狀態(tài)轉移圖也是流程圖的一種，它是用狀態(tài)繼電器描述的，狀態(tài)元件是構成狀態(tài)轉移圖的基本要素，是PLC的內部軟元件之一。

流程圖中的每一個工序都可用一個狀態(tài)元件來表示，工序中的每一個命令都對應一個輸出，每一個轉移條件都對應一個輸入，將其一一對應之后就是所需的狀態(tài)轉移圖了。

3.3 PLC軟件編程

本系統(tǒng)使用的編程軟件為GX Works2，該軟件是專為三菱各系列PLC進行編程的軟件，新建一個文件選擇好PLC型號后，可直接選擇使用SFC語言進行編程。用SFC語言為狀態(tài)轉移圖進行編程，比梯形圖更加地直觀、方便。編寫轉移條件時，最后的輸出應為TRAN，該指令是SFC轉移開始的指令。

3.4 與人機界面及檢漏儀的交互

與人機界面的交互，人機界面共編寫了九個畫面，分別是主菜單、狀態(tài)顯示、I/O監(jiān)視、異常畫面1、手動操作、設定按鈕、其他設定、使用說明、異常畫面2。其中主要與PLC進行交互的是手動操作畫面，將人機界面上的各手動按鈕所讀取的軟元件信號設置成PLC內的中間繼電器M，在PLC中編寫相對應的功能，如手動氣缸1動作，就可以將該按鈕的讀取軟元件信號設置為M11，在PLC中編寫一條指令，令M11為ON時氣缸1動作，當然該工作必須在手動狀態(tài)下進行，所以還要另外串一條手動旋鈕的輸入信號，其他手動按鈕也按此法編寫。

與檢漏儀的交互主要是在外圍的電路之上，檢漏儀的輸出接PLC的輸入，檢漏儀的輸入接PLC的輸出，檢漏儀得到相對應的輸入之后檢漏儀內部會有相應的程序進行動作，這些程序在儀器出場之時已經(jīng)編寫完成無需另外編寫，只需要修改參數(shù)即可。

4 系統(tǒng)調試

GX Works2本身就有模擬功能，無需再額外添加另外的程序進行模擬。點擊模擬開始，便可以開始進行。由于沒有相對應的電氣信號，在監(jiān)控模式之下點擊相對應的輸入，右擊找到調試，當前值更改，更改信號的當前值，可以更改成ON，OFF兩種信號，根據(jù)當前點擊狀態(tài)，觀察軟件運行正常與否，是否有問題。

人機界面的編程軟件GT Ddesigner3也可以與GX Works2進行模擬連接，打開編寫好的人機界面文件，在模擬器設置中的連接方法選擇GX Simulator2，點擊模擬器啟動，便可與GX Works2的模擬器相連接。點擊人機界面上手動畫面上的各個按鈕，觀察PLC程序中相對應的點導通與否，同時觀察相對應的動作正確與否。

在模擬后確認程序無誤之后，將整個系統(tǒng)進行電氣安裝，將PLC程序、人機界面程序寫入機器中，再進行最后的整機測試，觀察氣缸的機械動作，檢漏儀的動作是否正常無誤，是否還要增加之前沒有考慮到的互鎖，自鎖等條件，再對程序最后進行小范圍的修改，確認無誤之后整個機器便算徹底完工了。

5 結束語

此設計分為硬件和軟件兩個部分，硬件上利用了三菱FX3N-30MTPLC作為控制，采用電磁式結構的傳感器進行氣缸動作的檢測與轉換，將產生的信號送入PLC輸入端;通過該信號的讀取來判斷氣缸所處的位置從而對氣缸進行動作控制，當三個氣缸都達到壓緊位置后檢漏儀動作進行充氣，然后檢測漏氣量，當漏氣量符合規(guī)定后，氣缸依次退回原位，人機界面之上進行計數(shù)顯示。軟件采用GX Works2軟件建立SFC工程項目編寫SFC，采用GT Ddesigner3軟件編寫人機界面程序。PLC編程中采用了步進指令進行編程，比梯形圖更為直觀，更為地簡便，具有較好的可移植性，當其他產品需要相同的檢漏儀設備時，即便氣缸動作有所更改，只要小范圍地更改氣缸動作便可以使用，該設備現(xiàn)已投入使用。

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