基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

魏穎 沈陽(yáng)工學(xué)院

基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

魏穎 沈陽(yáng)工學(xué)院

本系統(tǒng)由歐姆龍CP1H型PLC作為控制核心，構(gòu)建一個(gè)紙板切割控制系統(tǒng)。在CX-Programmer軟件中對(duì)程序進(jìn)行編譯，然后將程序下載到PLC中，并通過(guò)組態(tài)王軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳。基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)可明顯提高紙板切割機(jī)的自動(dòng)化程度，最重要的是可以減少生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人體的傷害和實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的節(jié)約。

歐姆龍PLC 組態(tài)王軟件 CX-Programmer

1 硬件系統(tǒng)方案

在硬件設(shè)計(jì)方面，我們通過(guò)采用歐姆龍CP1H系列可編程控制器來(lái)對(duì)系統(tǒng)中的繼電器、撥盤(pán)開(kāi)關(guān)、電機(jī)、傳感器以及其他的一系列電氣元件進(jìn)行控制，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

紙板切割控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，切割厚度由4位撥盤(pán)開(kāi)關(guān)設(shè)定輸入，范圍為000.0～199.9mm。在刀架電機(jī)的傳動(dòng)軸上裝有測(cè)速齒輪，沿圓周均勻開(kāi)5個(gè)槽，使用二線制接近開(kāi)關(guān)，傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)1圈，向PLC發(fā)出5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，根據(jù)設(shè)定的切割厚度可以簡(jiǎn)單的計(jì)算出PLC應(yīng)計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)。傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/秒，PC的計(jì)數(shù)頻率應(yīng)達(dá)到50HZ，因此，采用CPM1A的單相高速計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)頻率可達(dá)5KHZ。

2 軟件系統(tǒng)方案

本次設(shè)計(jì)中我們將采用的是歐姆龍公司的CP1H系列的可編程控制器，采用歐姆龍公司的編程套件中可編程控制器編程軟件CXProgrammer仿真軟件對(duì)本系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行編程。

在基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的工作狀態(tài)為自動(dòng)。循環(huán)任務(wù)的程序由公共程序、自動(dòng)程序和手動(dòng)程序三部分組成。其中公共程序?qū)т忞姍C(jī)、臺(tái)面和磨刀電機(jī)進(jìn)行控制。我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)中采用20.02對(duì)表示自動(dòng)狀態(tài)。在自動(dòng)狀態(tài)的情況下，我們選用23.00～23.05這幾個(gè)內(nèi)部的輔助繼電器用來(lái)作為工作步標(biāo)記。

3 紙板切割控制系統(tǒng)原理圖

基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)的工作原理如下：

紙板放在待切割平臺(tái)上面，當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行切割的時(shí)候，使臺(tái)面后移，接著刀架降落到指定位置并制動(dòng)閉鎖，然后臺(tái)面帶動(dòng)紙板前移，此時(shí)刀片即完成一次切割動(dòng)作，臺(tái)面再次后移，臺(tái)面在水平面上旋轉(zhuǎn)90°，臺(tái)面前移，刀片再次完成一次動(dòng)作，臺(tái)面再后移，重復(fù)以上動(dòng)作，即完成切割。切割系統(tǒng)工作原理，如圖1所示。

圖1 切割系統(tǒng)工作原理示意圖

CP1H控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是設(shè)計(jì)CP1H的外部電路，根據(jù)以上所選的CPU模塊型號(hào)、各擴(kuò)展模塊的型號(hào)以及本機(jī)的I/O地址，給出I/O資源配置表如表1所示。

表1 切割控制系統(tǒng)I/O地址分配

4 紙板切割系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)的功能如下：

按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，根據(jù)撥盤(pán)開(kāi)關(guān)所設(shè)定厚度值，將進(jìn)行自動(dòng)切割。PLC控制系統(tǒng)過(guò)程，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)方式下工作流程

5 紙板切割控制系統(tǒng)組態(tài)通信

在通訊標(biāo)準(zhǔn)HostLink中，該標(biāo)準(zhǔn)支持PLC與組態(tài)王通過(guò)數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。在本次的設(shè)計(jì)中我們選擇的PLC的型號(hào)是CP1H-E40DR-A，如果想要實(shí)現(xiàn)二者之間通訊，則我們必須要先調(diào)試好CX-Programmer軟件和組態(tài)王軟件之間通訊協(xié)議，并且需要對(duì)一系列參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，還需要將地址準(zhǔn)確無(wú)誤映射到組態(tài)王軟件的字典中。然后將程序下載到PLC，我們可以通過(guò)合適的數(shù)據(jù)傳輸線纜把實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳到組態(tài)王軟件中，實(shí)現(xiàn)控制。

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