基于伺服的牛仔褲貼袋機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

唐郅佳 楊云飛

摘? 要：本文以牛仔褲口袋貼袋機(jī)為工程背景，以S7-200 PLC為核心，根據(jù)控制功能要求，合理選擇PLC型號、輸入輸出模塊等器件構(gòu)建硬件控制系統(tǒng)。編寫PLC控制程序，實(shí)現(xiàn)對貼袋機(jī)各運(yùn)動部件和氣動電磁閥的各項(xiàng)控制。為提高控制精度，采用了伺服系統(tǒng)技術(shù)控制X軸和Y軸的兩軸聯(lián)動，設(shè)計了基于數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)的伺服控制程序。運(yùn)用MCGS開發(fā)平臺設(shè)計觸摸屏監(jiān)控畫面，所設(shè)計畫面簡潔美觀便于操作。

關(guān)鍵詞：PLC? 貼袋機(jī)? 插補(bǔ) 伺服

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）11（c）-0047-03

Design of Control System of Jeans Pocket Patching Machine Based on Servo Technology

TANG Zhijia? YANG Yunfei

（School of Electric and Automatic Engineering， Changshu Institute of Technology， Changshu， Jiangsu Province，? 215500 China）

Abstract： This paper takes the jeans pocket patching machine as the engineering background， takes the S7-200 PLC as the core， and selects the PLC model， input and output module and other devices to construct the hardware control system according to the control function requirements. Compile PLC control program to realize various control of the moving parts of the bag attaching machine and the pneumatic solenoid valve. In order to improve the control accuracy， the servo system technology is used to control the two-axis linkage movement of X axis and Y axis， and the servo control program for CNC interpolation technology is designed. By using the MCGS development platform， the design of the touch screen monitoring screen is designed. The designed monitoring screen is simple， beautiful and easy to operate.

Key Words： PLC; Jeans pocket patching machine; CNC interpolation; Servo

傳統(tǒng)的牛仔褲口袋采用人工縫制，不僅工作效率低， 而且可靠性不高。為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，開發(fā)了專門的貼袋機(jī)縫紉設(shè)備，相比于傳統(tǒng)縫紉加工，其效率提高了好幾倍。

牛仔褲口袋貼袋機(jī)主要流程分為折料、取料、縫制和下料4個部分。當(dāng)貼袋機(jī)檢測到折料工作區(qū)域有牛仔褲和口袋布料時，設(shè)備會自動將牛仔褲和口袋布料固定住，折刀會作用于固定好的口袋布料邊緣，將口袋布料向下折疊，并將其固定在牛仔褲縫紉區(qū)域，縫紉壓板經(jīng)過加長導(dǎo)軌將準(zhǔn)備好縫紉的牛仔褲運(yùn)送到縫紉機(jī)處縫紉，縫紉完成后經(jīng)下料機(jī)構(gòu)將牛仔褲自動取出。

1? 縫紉機(jī)構(gòu)

縫紉機(jī)構(gòu)（見圖1）由縫紉和壓框協(xié)同工作完成。壓框的主要作用是在縫紉時牢牢的壓住布料，確保在縫紉時口袋與服裝規(guī)定的縫合位置相匹配。壓框內(nèi)還有壓爪，通過調(diào)整壓爪來完成雙線縫制口袋的做工要求。雙線縫紉工藝的順序?yàn)椋海?）壓框定位準(zhǔn)備外圈縫紉;（2）外圈縫紉結(jié)束，壓爪抬起，當(dāng)壓爪抬起后，開啟壓爪氣缸，緊縮并下壓壓爪;（3）準(zhǔn)備縫紉外圈。

2? 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

選用S7-200 PLC[1-3]作為主控制器，具備高速脈沖輸出能力，整個系統(tǒng)基于模塊化設(shè)計，安裝簡單、配置靈活，拓展方便。貼袋機(jī)控制系統(tǒng)包括觸摸屏人機(jī)交互界面[4-5]，可編程控制器，X、Y軸伺服[6-7]放大器和伺服電機(jī)各一套，位置開關(guān)和接近開關(guān)等以及縫紉路徑插補(bǔ)控制等，Q0.0的脈沖控制X軸伺服電機(jī)運(yùn)動，Q0.1的脈沖控制Y軸伺服電機(jī)運(yùn)動，兩個伺服電機(jī)協(xié)同工作，整個控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

3? 控制程序設(shè)計

3.1 縫紉軌跡

牛仔褲和布袋壓緊在縫紉機(jī)構(gòu)上，兩個伺服電機(jī)驅(qū)動縫紉機(jī)構(gòu)運(yùn)動，縫紉機(jī)構(gòu)和縫紉針作相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)縫紉路線的縫紉工作?？p紉軌跡如圖3所示，由A-B-C-D-E-F-G-A構(gòu)成。整個縫紉路線在第3象限，但7個不同的縫紉路線，因直線終點(diǎn)相對于起點(diǎn)的方向不同，插補(bǔ)[8-10]時需按不同的象限插補(bǔ)方法。

3.2 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)

對于第一象限的直線OA，起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)A坐標(biāo)（Xe，Ye），m（Xm，Ym）為加工點(diǎn)（動點(diǎn)），m在OA直線上，則：Xm*Ye+=Ym*Xe，令Fm=YmXe-XmYe為直線插補(bǔ)的判別式，若Fm=0，表明m點(diǎn)在直線OA上;若Fm>0，表明m點(diǎn)在直線OA上方的m′處;反之m點(diǎn)在直線OA下方的m″處。

對于第一象限直線，從起點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)Fm≧0時，沿+X方向走一步，當(dāng)Fm<0時，沿+Y方向走一步，當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)（Xe，Ye）相等時，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號，停止插補(bǔ)。

對于其他象限的插補(bǔ)方法，與第1象限的插補(bǔ)方法相類似，根據(jù)Fm≥0時或Fm<0時，按照走步方向?yàn)榭拷逖a(bǔ)直線（即減小當(dāng)前所在位置與目標(biāo)直線之間誤差）的原則進(jìn)行。

3.3 插補(bǔ)控制程序設(shè)計

根據(jù)插補(bǔ)方法設(shè)計插補(bǔ)程序，當(dāng)終點(diǎn)坐標(biāo)給定不同值時，程序按照線段坐標(biāo)及線段的方向進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動。插補(bǔ)程序流程如圖4。

插補(bǔ)程序如下：

LD? ?X軸工作：M3.2

PLS? 0? ?/X軸伺服輸出脈沖當(dāng)量1

-D? ?1， N：VD104 /終點(diǎn)判別N自減1

LD? ?Y軸工作：M3.3

PLS? 1? /X軸伺服輸出脈沖當(dāng)量1

-D? ?1， N：VD104? /終點(diǎn)判別N自減1

LDD=? ?N：VD104， 0

=? M3.4? /當(dāng)?shù)竭_(dá)線段終點(diǎn)插補(bǔ)停止

TON? T32， 100? ? ?/延時0.1S，

LD? ? T32? ? /重新賦值下一條線段的終點(diǎn)判別N

MOVD? Y軸終點(diǎn)坐標(biāo)：VD88， N：VD104

+D? ? X軸終點(diǎn)坐標(biāo)：VD84， N：VD104

LD? ? M3.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /線段標(biāo)志位加1，進(jìn)入下一條線段號

EU

INCD? ?標(biāo)志位：MD16

LDD>=? F：VD100， 0? ? ?/X軸插補(bǔ)

AN? ? M3.4

-D? ?Y軸終點(diǎn)坐標(biāo)：VD88， F：VD100

=? ? X軸工作：M3.2

LDD

AN? ? M3.4

+D? ? X軸終點(diǎn)坐標(biāo)：VD84， F：VD100

=? ? ?Y軸工作：M3.3

4? 調(diào)試

本程序經(jīng)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了所要求的插補(bǔ)功能，整個程序運(yùn)行正常，調(diào)試用設(shè)備如圖5所示，插補(bǔ)路徑控制的調(diào)試結(jié)果如圖6所示。

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