PLC和觸摸屏在煙花引線機控制中的應用

徐治根

（東莞職業技術學院，廣東 東莞 523808）

0 引言

絢麗多彩的煙花給人們帶來了多少歡樂和喜慶，但煙花生產的危險程度卻少有人知道。引線也叫導火索，通過它點燃火藥，爆炸出我們所看到的絢麗，它是由一層皮紙包裹著極易著火的材料做成的，在引線生產車間內，高溫、摩擦、碰撞、靜電等都可能導致著火，而一旦著火，車間內墻壁、屋頂附著的粉塵將迅速燃燒，一線員工很難脫險。因此引線生產是煙花生產行業中最危險的工種。近年來，引線生產的工藝以及設備也在一步步的改善，早先的改善工作大多只是停留在機械結構方面。2011年出現了單片機系統控制的引線機控制裝置，基本能實現簡單的控制，但是這種系統不穩定，在生產現場的復雜環境中偶爾出現死機的現象。

隨著電氣控制技術以及計算機技術的發展，PLC技術迅速發展。PLC以微控制器為核心，緊密結合通訊技術，計算機技術和自動化技術。它在可靠性，穩定性和抗干擾能力方面有著優異的性能；采用圖形化的編程方式，簡單易用。功能完善，通用性強，安裝簡單，維護方便，使得它在工業自動化領域有著廣泛的應用。觸摸屏簡潔大方，操作方便，它與PLC結合搭建的系統具有優異的人機交換性能。運用PLC和觸摸屏控制引線生產設備，并運用各種傳感器監控生產環境從而減小安全隱患，對于引線生產行業具有重大的意義。

1 引線機結構

煙花引線機主要由自動上藥機和引線成型機兩個部分組成。上藥機主要由料斗、攪拌器、布藥輪和包藥器組成。布藥輪的圓周是槽狀的，料斗中所裝的物料為為粉末狀的極易燃燒物，在料斗的底部有一個孔，粉末狀物料在攪拌器的攪拌下沿著布藥輪的槽滑落到皮紙上。皮紙和落在它上面的物料在引線軸轉力的作用下經過包藥器后被卷成引線，引線不停地卷在引線筒上形成成品。煙花引線機的動力來源于單相異步電機，它的傳動機構包括主動軸，從動軸，收線軸，引線軸和連接各軸之間的皮帶。

圖1 煙花引線機的主要機構及傳感器分布圖

2 引線機工作中存在的問題與安全生產控制要求

引線成品的直徑必須控制在一定的范圍內，太粗和太細都是不合格品，它由電機的轉速來決定。要生產合格的產品必須將轉速限定在一定的范圍內。

引線在生產過程中可能由于拉力太緊而斷開，這時必須及時停止機器，否則線頭將在設備上不停的拍打，很容易導致起火。設備采用皮帶傳動，皮帶使用時間長了容易松垮甚至斷裂，這時要及時更換。機械的傳動部件還包括一系列的軸承，實踐證明軸承磨損和皮帶松垮磨后會使設備的振動加劇，可采用振動檢測裝置來監控傳動部件的損壞。

引線安全生產控制要求如下：

1）系統能實時測量并顯示出當前引線生產的長度，并能設定所需生產的長度，到達指定長度時停機，并給出警報和顯示，提示員工處理。

2）系統能根據用戶設定的參數自動調整電機的轉速，使得生產的產品的直徑滿足要求。

3）當生產的引線斷開時，能及時準確地做出判斷，迅速停機，并給出報警和顯示，提示員工處理。

4）電機溫度或者環境溫度超標時，停機，并給出報警和顯示，提示員工處理。

5）機器振動超標時，停機，并給出報警和顯示，提示員工處理。

6）料斗中的物料不足時需要報警并顯示，提示員工處理。

7）為了節約控制成本，需要一臺控制器控制兩臺制引設備，兩臺設備采用獨立報警器，以區別聲音的方向。

3 引線機控制系統設計

本系統的輸入輸出點不多，考慮到成本以及后續增加新功能的需要選用三菱FX1N-24MT型PLC，它的輸入、輸出點數分別是14點、10點晶體管輸出。屬于FX系列中最高檔次的超小程序裝置，可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。觸摸屏選用STN彩色液晶屏LCD F940GOT-SWD-C，分辨率320×240，顯示優良，性能穩定。

PLC的輸出端點通過固態繼電器控制單相異步電動機。電機的功率為550W，額定空載轉速2800r/min，固態繼電器選擇直流5～32V輸入，交流25A220～450V輸出。采用PWM輸出的方式調整電機的轉速。

引線長度的測量通過對布藥輪旋轉的圈數計數來獲得，在布藥輪上安裝磁鐵，接近磁鐵的位置安裝固定的霍爾傳感器，當布藥輪轉動的時候，每次磁鐵經過霍爾傳感器正對面時進行計數，布藥輪的直徑為7cm，周長約22cm。這種方法還可以測到當前轉速的信息，根據這個轉速信息來調節PWM的輸出脈沖，從而對電機轉動快慢進行控制，進而達到控制引線粗細的目的。

振動監測采用基于ADXL345的振動監測傳感器，當振動不在預設范圍內時，它以開關量輸出。

4 PLC軟元件分配表

軟元件分配表如表1所示。

表1 煙花引線機軟元件分配表

5 結束語

將高新技術引入到傳統行業對傳統設備進行改造是很有意義的事情，特別是對于這種高危的行業。引線機控制系統的引入減少了引線生產這種高危行業的從業人員數量，同時讓一線的員工可以盡量少的待在引線生產車間——只是在出現故障的時候去處理和解決，其他時間遠離設備，遠離危險源，從而大大減少安全隱患。

［1］史國生.電氣控制與可編程控制器技術[M].2版.北京:化學工業出版社,2005,4.

［2］廣東省職業技能鑒定指導中心.電工新技術教程[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007,5.

［3］中國工控網[OL].www.gongkong.com.