基于PLC 的檳榔自動(dòng)切割機(jī)電控線路開發(fā)分析

張桂勇 高國瑞 鄭經(jīng)寶 劉圣化

溫州卓展機(jī)電科技有限公司 浙江溫州 325000

隨著我國科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，我國機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)程也逐步加快，檳榔作為農(nóng)作物來說具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是在進(jìn)行工藝加工過程中，人工操作具有效率低、成本高等消極影響，因此，需根據(jù)實(shí)際情況加大對自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，有利于達(dá)到檳榔切割自動(dòng)化生產(chǎn)的目的。

1 基于PLC 的檳榔自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)作流程

在PLC 控制下，對于檳榔自動(dòng)切割機(jī)來說，對在送料斗底部安裝的震動(dòng)變壓器，以及步進(jìn)電機(jī)控制器等具有較強(qiáng)的控制作用，能夠根據(jù)實(shí)際情況對震動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)送速度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，確保每個(gè)檳榔都能夠平穩(wěn)的、準(zhǔn)確的落入滑槽內(nèi)。

具體切割流程可詳細(xì)分為以下步驟：首先，當(dāng)電源開始輸送電力時(shí)，PLC 開始對自身運(yùn)作能力進(jìn)行檢驗(yàn)，各個(gè)機(jī)械零部件都恢復(fù)到初始位置，當(dāng)開始進(jìn)行切割時(shí)，震動(dòng)變壓器按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)的震動(dòng)頻率開始正規(guī)操作，與此同時(shí)，通過步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)初始傳送帶始終保持平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，帶動(dòng)檳榔傳送至規(guī)定的定位槽上；其次，通過PLC 與光電傳感器系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合操作，當(dāng)感應(yīng)到檳榔掉落到定位槽后，通過送料汽缸將其進(jìn)行位置轉(zhuǎn)移，與此同時(shí)，機(jī)械手的雙軸氣缸動(dòng)作使連桿下移，當(dāng)?shù)竭_(dá)檳榔所在位置時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)抓取并調(diào)高到設(shè)定位置[1]；再次，PLC 驅(qū)動(dòng)雙軸汽缸連桿向下移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)切片槽準(zhǔn)確位置后抓手松開，通過汽缸進(jìn)行切片向下推動(dòng)將檳榔切成兩半，當(dāng)完成此項(xiàng)步驟后，各部位機(jī)械裝置回到初始位置；最后，在PLC 的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)完成檳榔切割后需要應(yīng)用連接桿，將切割好的檳榔推到儲(chǔ)料斗內(nèi)，開始自動(dòng)進(jìn)行接下來的循環(huán)工作。

2 基于PLC 的檳榔自動(dòng)切割機(jī)電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

2.1 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要明確設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目的，由于檳榔自動(dòng)切割系統(tǒng)涵蓋了多種先進(jìn)的信息化技術(shù)，比如：傳感器、自動(dòng)化等，能夠有效完成檳榔的篩選、輸送、自動(dòng)切割和出料等全部過程，因此，具有明確的目的性和操作性，而對于其中硬件系統(tǒng)來說，主要是外在的、可直觀的硬件設(shè)施，其中包括傳送帶、震動(dòng)篩料斗、切刀系統(tǒng)和機(jī)械手等，在電氣控制系統(tǒng)中，所需硬件內(nèi)容能夠?qū)φw機(jī)械自動(dòng)化操縱起到保障作用，能夠切實(shí)實(shí)現(xiàn)對檳榔切割的自動(dòng)化控制，與此同時(shí)還要滿足控制系統(tǒng)內(nèi)部所需的各項(xiàng)組裝技術(shù)，確保其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，因此，需要在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、PLC 控制器等。在PLC 控制器的操作下，其發(fā)出的脈沖信號(hào)對電磁閥開關(guān)進(jìn)行有效控制。對于氣壓缸來說，其實(shí)際運(yùn)動(dòng)主要是基于繼電器影響下，通過PLC 控制開關(guān)對繼電器發(fā)出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的電磁換向閥進(jìn)行控制，相應(yīng)的定位槽、切片槽等位置都受到限位開關(guān)的影響，對實(shí)際運(yùn)行活動(dòng)起到一定限制作用。

2.2 信號(hào)輸送地址分配

對于信號(hào)輸入/ 輸出模塊來說，其主要是操作系統(tǒng)中CPU 與外部設(shè)備之間的信息交換渠道，對于輸入模塊來說，一般情況下都是根據(jù)信息系統(tǒng)，通過信號(hào)接收按鈕、開關(guān)及多樣式傳感器等進(jìn)行信號(hào)的有效輸入；而對于信號(hào)輸出模塊而言，能夠以系統(tǒng)準(zhǔn)則為依據(jù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中CPU 運(yùn)行程序?qū)ぷ髫?fù)載情況進(jìn)行有效驅(qū)動(dòng)，比如電磁閥、接觸器等相關(guān)設(shè)備。對于可編程控制器來說，其信號(hào)輸入/ 輸出的地址主要是根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的控制要求，以及檳榔自動(dòng)切割機(jī)動(dòng)作過程中所需輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行有效分配的，在此基礎(chǔ)上，還要根據(jù)輸入和輸出繼電器的具體作用進(jìn)行地址分配。通常情況下，為了提高檳榔切割機(jī)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)力水平，在進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要對位置感應(yīng)開關(guān)、PLC 控制器和限位開關(guān)的使用，在三者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成物料和設(shè)備的定位檢測，觀察機(jī)械手位置、切刀的精準(zhǔn)程度等，確保其符合檳榔自動(dòng)化切割的實(shí)際要求，從而達(dá)到提高檳榔生產(chǎn)質(zhì)量和效率的目的。

3 基于PLC 的檳榔自動(dòng)切割機(jī)電控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析

在可編程控制器的影響下，想要對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須首先要對控制系統(tǒng)各部分功能進(jìn)行有效劃分。對于控制系統(tǒng)的動(dòng)作流程來說，可將檳榔自動(dòng)切割過程詳細(xì)劃分為14 個(gè)工作狀態(tài)，以指示燈為起始點(diǎn)，當(dāng)指示燈開始閃爍則證明進(jìn)入工作狀態(tài)，通過料斗輸送到出料氣缸動(dòng)作，再進(jìn)行循環(huán)反復(fù)，每個(gè)環(huán)節(jié)及狀態(tài)對應(yīng)的感應(yīng)開關(guān)都具有唯一特性，同時(shí)也是跳轉(zhuǎn)到規(guī)定狀態(tài)的有效條件，當(dāng)一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束時(shí)，則所有環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況都會(huì)恢復(fù)到初始狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置了單次運(yùn)行和循環(huán)運(yùn)行的轉(zhuǎn)移條件模塊，才能切實(shí)達(dá)到對檳榔自動(dòng)切割機(jī)電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的目的[2]。

對于可編程邏輯控制器來說，其主要是為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，其主要是由內(nèi)部CPU、各項(xiàng)指令、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、信號(hào)輸送單元、電源模塊以及數(shù)字模擬器等單元所模塊化組合而成，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來對檳榔自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行有效控制，對于檳榔自動(dòng)切割機(jī)來說，PLC控制器的程序內(nèi)容包括主程序和初始化子程序兩種形式，主程序指的是在執(zhí)行后調(diào)用單周期，或者是對程序進(jìn)行循環(huán)控制的主要構(gòu)成，能夠促使檳榔切割機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行；初始化子程序主要是用于初始化系統(tǒng)的參數(shù)運(yùn)算、對照等，根據(jù)實(shí)際情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效清除，為了達(dá)到循環(huán)操作目的需要該程序?qū)⑶宄臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效復(fù)位，從而達(dá)到啟動(dòng)送料氣缸，進(jìn)行檳榔的實(shí)際切割等具體自動(dòng)化工作，切實(shí)達(dá)到對自動(dòng)切割機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，加大對檳榔自動(dòng)切割機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的重視力度，是滿足現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也是提高檳榔生產(chǎn)質(zhì)量和效率的重要途徑，將PLC 控制器與其電控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)檳榔自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)成本，對企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到一定推動(dòng)作用。