全息干板自動處理設備控制系統

摘 要：該文介紹了全息干板自動處理設控制系統構成和實現方式，該系統通過建立多種通訊接口，實現了對全息干板自動化學處理和數據信息管理，取得了提高科研工作效率、減少環境污染等良好效果。

關鍵詞：工控機 PLC 溫控儀

中圖分類號：TP69文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0075-01

全息干板自動處理設備是應用于全息元件化學處理的非標設備，可以根據工作需要，設置多種運行程序，自動對工件進行化學處理。在化學處理過程中，上位機管理軟件自動記錄元件的參數，并存入數據庫，可供查詢、顯示、及打印。

1 控制系統總體構成

根據工藝要求，將控制系統分為三個部分：溫控單元、運動控制單元以及監控管理單元。溫控單元由九個恒溫槽組成，可設定置不同溫度，并配有可自動開關的槽門，配合工件自動處理；運動控制單元為兩軸直角坐標機械手，根據用戶設定程序完成工件自動運行處理過程；監控單元由工業計算機、通訊板卡、管理軟件等組成。通訊板卡配有485及232接口。

2 溫度控制單元

該單元由內外槽結構組成，外槽有制冷管、加熱管、溫度傳感器、循環水泵組成；同時裝有進水閥、放水閥、液位計；主要功能是通過高精度溫控儀來控制水溫達到恒溫目的。內槽內裝有攪拌電機及自吸泵，使內槽水溫均勻。通過外槽溫控在一定時間后達到內外槽溫度一致。

采用溫控表控制可控硅導通角，從而對加熱管進行加熱，鉑電阻傳感器采樣溫度值反饋給溫控表，形成PID閉環控制。如低于液位，水泵自動加水，同時關加熱，加水到高水位止。控系統對化學恒溫槽設備要求的接口有兩部分：一是數字I/O部分，二是485總線部分。

3 運動控制單元

該單元為兩軸直角坐標式機械手，兩軸分別為水平運動的X軸和豎直運動的Z軸。X軸采用進口導軌，齒條和導軌一體的齒輪齒條傳動，由日本三菱伺服電機通過高剛度減速器驅動；Z軸進口滾珠絲杠傳動，具有良好的低速穩定性和高速動態響應，也是由三菱伺服電機驅動。控制部分由三菱Q系列PLC（包括CPU模塊、兩軸定位模塊QD75M2、串口模塊、I/O模塊）和三菱觸摸屏構成。兩軸定位模塊通過SSCENT總線與X軸和Z軸伺服驅動器相連，完成對X軸和Z軸兩個方向的絕對系統定位控制；串口模塊與上位計算機通過232串口線相連，上位計算機可根據工藝設定不同程序，并將設定好的程序參數保存在PLC中，從而完成鍍膜的自動控制，觸摸屏與PLC的CPU自帶的232口連，主要完成位置，速度，加速度等運動參數的示教編程及運動參數顯示

4 監控單元

該單元為一套工業計算機系統，配有485及232接口，485接口與恒溫槽單元連接。232接口與運動控制單元連接。計算機內管理軟件由VC編程來實現，可將全息元件參數信息記錄到ACESS數據庫中，并可通過管理軟件，查詢、顯示及異機打印。可對九個恒溫槽的溫度、程序運行軌跡、微動速度，微動行程等設定；可對設定好的程序存儲、調用、刪除等；可手動控制恒溫槽門及攪拌動作和自動啟動程序；可顯示報警及設備運行狀態。

5 通訊協議

機械手控制器PLC內分配數據寄存器D50-D65，分別存儲恒溫槽的槽號及結束命令，機械手按照D51-D65內存儲的槽號順序運動，直至遇到結束命令停止；分配數據寄存器D71-D85，分別存儲光學元件在恒溫槽液體內時間；分配中間繼電器M121-M135，分別存儲光學元件是否在恒溫槽液體內微動。上位機VC軟件內通過調用PLC控件提供的接口函數訪問PLC內數據寄存器和繼電器，從而控制機械手運動。訪問PLC內數據寄存器的接口函數如 m_qj71c24.SetDevice（\"D51\"，9），訪問PLC內中間繼電器的接口函數如m_qj71c24.SetDevice（\"m121\"，1）。

每個恒溫槽都由一個溫控儀組成，溫控儀提供MODBUS通訊協議，在VC內，嚴格按照溫控儀提供的通訊協議編程，可分別對九個恒溫槽進行溫度設定、溫度查詢等。

6 結語

本文所述控制系統已于2010年6月成功應用于洛陽613全息干板自動處理備上，該設備對提高全息元件的工藝定量化和重復性、提高全息元件研制質量、提高科研工作效率、減少環境污染、節約多種資源等具有重要作用。

參考文獻

[1]三菱Q系列定位模塊使用手冊[M].三菱電機株式會社，2004.

[2]三菱通用PLC.三菱電機株式會社，2001.

[3]三菱人機界面使用手冊[M].三菱電機株式會社，2000.

[4]三菱通用交流伺服系統[M].三菱電機株式會社，2000.