基于PLC的物件形狀差異檢測裝置研制

耿華++王磊

摘 要 選用CPU314一組特定系統(tǒng)時鐘脈沖，并用多組光電開關(guān)記錄待檢測物件以固定速度通過的脈沖數(shù)，再經(jīng)數(shù)值轉(zhuǎn)換計算，實(shí)時判別出是否有一脈沖數(shù)量大于（小于）恒定的脈沖數(shù)，即為物件形狀存在差異。檢測到的廢品物件，通過同步移位記錄的方式，將信號傳遞到剔除工步，準(zhǔn)確剔除。

【關(guān)鍵詞】西門子PLC 移位指令 形狀差異檢測

1 形狀尺寸差異檢測的介紹

在本文中，形狀差異主要指物件在直線掃描下的尺寸差異。在工業(yè)生產(chǎn)流水線上，產(chǎn)品物件的工序傳遞，普遍采用電氣控制輸送裝置。將探測器安裝于輸送裝置上，掃描檢測物件被普遍采用。通過功能豐富的探測器，直線掃描經(jīng)過的物件，物件視覺可見或不可見的尺寸變化，就可準(zhǔn)確檢測出來。諸如包裝箱的包裝未完成缺陷品，包裝盒內(nèi)物件缺件等。如圖1為我卷煙生產(chǎn)車間，產(chǎn)品包裝的缺陷品及探測器掃描過程示意圖。圖中可以看出，條盒包裝內(nèi)少件，在金屬探測器的直線掃描下其尺寸變化與合格品相比非常顯著；成品煙箱（50條裝）的封裝未完成，稱“煙箱開口”，在光電探測器的照射下，投影尺寸的變化與合格品相比非常顯著。

本文主要針對煙箱開口檢測展開研制。在封箱設(shè)備的封箱過程中，偶爾會產(chǎn)生未粘貼透明膠帶的煙箱，即為“煙箱開口”，其發(fā)生概率在0.1%左右，“煙箱開口”流入下到工序會造成諸多的不便，尤其會堵塞煙箱輸送的關(guān)聯(lián)設(shè)備。

2 煙箱形狀差異檢測S7300PLC程序原理

煙箱在輸送帶上運(yùn)動是以一定恒定速度v運(yùn)動的。我們選用西門子S7 CPU314的時鐘脈沖的一脈沖值p（10次/s），當(dāng)一合格煙箱的長度L1通過光電開關(guān)的掃描時，得到的脈沖數(shù)量為n1=vpL1。而“煙箱開口”的投影長度L2必定會大于L1，其脈沖數(shù)量n2=vpL2。為此我們圍繞n2與n1的讀取，判定n2，n1的大小關(guān)系編寫S7PLC程序，即可檢測出煙箱的開口。即，當(dāng)n2>n1時判定為煙箱開口。

3 基于PLC的煙箱開口檢測裝置的設(shè)計

煙箱開口檢測裝置，包括煙箱投影尺寸差異判定和開口煙箱剔除兩部分。根據(jù)車間相關(guān)設(shè)備布局方式，綜合研判在煙箱輸送帶上設(shè)計了煙箱開口檢測裝置的擺放布局。圖2為煙箱開口檢測裝置布局示意圖。

如圖2所示，光電開關(guān)L形支架用于安裝對煙箱進(jìn)行立體掃描的3個光電開關(guān)，完成煙箱投影尺寸差異判定。在對煙箱檢測做出不合格判定后，將剔除指令移位傳遞到剔除機(jī)構(gòu)上并剔除。同步輪盤用于記錄剔除指令的移位步數(shù)。

3.1 S7300PLC煙箱投影尺寸差異判定的程序編寫

本文中S7300PLC程序的硬件配置為CPU314、DISM321、DOSM322。在L形支架上安裝兩組光電開關(guān)。一組安裝于煙箱的上方，掃描煙箱的垂直投影長度；另一個鏡反光電開關(guān)安裝于煙箱側(cè)面，掃描其側(cè)面投影長度，如此可全方位檢測煙箱的形狀異常。

圖3中M0.0為CPU314屬性里內(nèi)的時鐘存儲器字位，在CPU運(yùn)行中，恒定給出10次/秒的脈沖值。當(dāng)煙箱在輸送帶上通過光電開關(guān)的掃描時，計數(shù)器C0、C1分別記錄下煙箱側(cè)面、正面所產(chǎn)生的脈沖數(shù)量。鏡反光電開關(guān)（I0.1）掃射煙箱側(cè)面的中心線，所得出的脈沖數(shù)量n1可以作為煙箱的標(biāo)準(zhǔn)脈沖值，用來和C1所得出的n2做判定比較。本文中，合格煙箱的標(biāo)準(zhǔn)脈沖值經(jīng)長期測試，選定為一個恒定值N。當(dāng)側(cè)面掃描得出的n1>N時，判定煙箱側(cè)蓋打開；當(dāng)正面掃描得出的n2>N時，判定煙箱正面大蓋打開。

計數(shù)器C0、C1掃描得出的數(shù)據(jù)類型為BCD類型，為提高檢測精度，文中將其進(jìn)行了數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)類型。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分別與測試得出的恒定比較值N=11.9相比較。

3.2 剔除指令到剔除機(jī)構(gòu)同步移位

從圖2看出，由于檢測機(jī)構(gòu)到剔除機(jī)構(gòu)約有5米的距離，當(dāng)檢測到開口煙箱發(fā)出剔除指令，會將處在剔除機(jī)構(gòu)位置處的好煙箱剔除，造成誤剔。因此需要在程序內(nèi)編寫剔除指令的記錄與移位，即：如圖4所示。將剔除指令“1”寫入“磁帶”。當(dāng)“1”在脈沖輪盤的驅(qū)動下，自左向右移至指定讀取位置時，剔除機(jī)構(gòu)動作，將費(fèi)煙箱剔除。

本文的剔除機(jī)構(gòu)由電機(jī)、氣缸、輥筒、杠桿架組成。。電機(jī)，氣缸、輥筒安裝于杠桿架上，當(dāng)剔除機(jī)構(gòu)得到剔除信號時，氣缸、電機(jī)同時動作。氣缸得電下頂，將杠桿架撬起。同時電機(jī)驅(qū)動輥筒轉(zhuǎn)動將煙箱撥出輸送帶。

4 小結(jié)

本文立足于車間生產(chǎn)實(shí)際，研制的檢測裝置確實(shí)有效地改善了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的監(jiān)控環(huán)節(jié)，取得了良好的使用效益。本文研制的檢測裝置，基于S7 300的穩(wěn)定的程序控制，具有檢測靈敏，剔除準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。針對物件尺寸變化的檢測，本文提出了一種光電掃描的檢測方法，并制作了完整的檢測裝置，在相類似的產(chǎn)品質(zhì)量管控上提供了一種參考。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.S7 300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

作者單位

紅云紅河集團(tuán)曲靖卷煙廠 云南省曲靖市 655001