PLC和觸摸屏在煙花卷筒機控制中的應用

摘 要：介紹PLC和觸摸屏在煙花卷筒機控制系統中的具體應用，作者根據煙花紙筒的生產工藝要求，就PLC控制系統的硬件的選擇及軟件編制的處理方法作了詳細的介紹。

關鍵詞：PLC；觸摸屏；煙花卷筒機

0 引言

絢麗的煙花給人們帶來喜慶、歡樂和美好的回憶。紙筒是煙花生生產的主要材料，紙筒的好壞直接影響產品的品質，關系到燃放現場的安全。劣質的紙筒可能導致煙花從中間炸開而導致事故。因此，如何生產出經濟可靠的紙筒，一直以來是煙花人追求的夢想。

煙花卷筒機用于將1000～1200mm寬度的成卷瓦楞紙，卷制成內徑范圍是25～100mm的紙筒，紙筒厚度2～8mm，長度15～40mm。煙花生產廠在紙筒中灌入火藥，點燃后火藥從紙筒中噴出，爆炸后就形成了我們所看到的絢麗的煙花。

PLC是一種以電氣控制技術和計算機技術為基礎，以微處理器為核心，集自動化技術，計算機技術和通信技術為一體的工業控制裝置。它通過模擬式、數字式輸入和輸出實現對機器設備的控制。它的內部采用可編程的存儲器和處理器，實現定時、計數、算術及邏輯運算、順序控制等操作指令。它可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強，功能完善，通用性強，而且設計安裝簡單，維護方便。因此，廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中。

1 工藝系統簡介

煙花卷筒機主要由送紙機構，卷筒機構和抽筒機構組成。其中送紙機構包括漿斗，送紙軸和切紙刀。漿斗中盛有膠水，紙管上涂有膠水使得紙管不易散開，通過電磁閥來控制漿斗是否噴膠。送紙軸送紙的長度是通過步進電機來控制的。達到要求的長度時，氣缸推動切紙刀將紙切斷。卷筒機構包括包紙軸和卷紙軸。包紙軸由2根軸組成，當紙張到達卷紙軸下方時，氣缸推動包紙軸將瓦楞紙頂到卷紙軸上并包住，這時交流電機拖動卷紙軸轉動，將紙張卷成紙管。抽筒機構包括切筒刀組和抽筒裝置。切筒刀組由氣缸推動，將長紙管切成客戶所需的長度。而抽筒裝置用于將切好的紙管從卷紙軸上取出，它有交流電機拖動，在卷紙軸的兩端裝有霍爾傳感器作為限位開關。煙花卷筒機的工作流程如圖1所示：

2 控制要求

（1）系統需有運行方式轉換功能，在設備正常運行時，PLC系統使整條生產線處于自動運行狀態。當設備出現故障或需要調試的時候，可將系統置于手動工作狀態，這時可在機器旁邊進行操作。

（2）為了使PLC控制系統適應不同生產方式，在整條生產設備不停車的情況下，可利用轉換開關進行不同工作方式的選擇。

（3）包紙，切紙和切筒是通過氣動元件控制的，氣動元件的動作時間為2S。

（4）控制送紙軸的三相六拍步進電機每走一步的送紙長度為2cm，要求能通過觸摸屏設置送紙長度和速度；

（5）送紙開始時開始噴膠，送紙結束時噴膠也結束。送紙結束后立即開始包紙，包紙3秒后切紙，切紙完后卷筒開始，卷筒3S后包紙氣缸松開，然后開始切筒，切筒3S后關閉卷筒控制電機，2S后抽筒，抽筒電機先正轉，檢測到左側的霍爾開關信號時開始反轉，檢測到右側霍爾開關時停機；

（6）包紙，切紙，卷紙和切筒時間用戶可以通過觸摸屏設置。

3 PLC及觸摸屏的選型

本系統的輸入輸出不多，考慮到成本問題以及后續增加新功能的需要選用三菱PLCFX1N-60MT，它的輸入點數是36點，輸出點數為24點晶體管輸出。PLCFX1N-60MT是三菱電機推出的功能強大的普及型PLC。具有擴展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性，是一款廣泛應用于一般的順序控制三菱PLC，小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出16～25點的獨立用途外，還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F940GOT-SWD-C，這是一款STN彩色LCD，分辨率320×240，顯示效果清澈，優良。足以滿足本系統的需求。

4 I/O分配圖

IO分配表如圖2所示。

5 結束語

通過對煙花卷筒機控制系統的設計與調試，我對PLC系統的設計有了如下兩點深刻體會：

（1）用PLC來實現生產過程的自動控制，要以PLC裝置本身為主盡量少的配置其他外圍電路。

（2）選用高質量的執行元件是保證PLC系統可靠運行的十分重要的因數。

參考文獻：

[1]史國生.電氣控制與可編程控制器技術（第二版）[M]. 北京：化學工業出版社，2005（04）.

[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（05）.

[3]中國工控網[Z].www.gongkong.com

作者簡介：徐治根（1985-），男，湖南人，電子工程師，研究方向：PLC在工業自動化中的應用。