基于PLC的發條后處理設備控制系統設計

王建軒

摘 要：本文介紹了發制品行業后處理設備自動控制系統的組成和功能。系統闡述了位控功能指令的滑臺定位控制應用及關鍵技術，以發制品行業后處理設備為例，通過位控指令的應用，PLC位控模塊輸出高速脈沖，通過步進電機精確控制吊裝滑臺機構的速度和位置。因該步進系統的應用，實現了洗發設備吊裝物料的自動化，改善了工人的工作環境，降低了公司的用工成本。文章最后給出了定位系統的軟件和硬件設計。

關鍵詞：PLC；滑臺機械手；位控模塊

1 引言

在發制品行業，通過該系統的應用，物料的運輸和機器的進水、排水、加熱、清洗等工藝處理全部實現機械自動化，解決了行業用工量大、工人勞動強度大、環境臟亂差等問題。

2.系統組成

發條后處理機，包括自動運料滑臺機械手和發條清洗循環系統兩大部分。自動運料滑臺機械手由步進電機驅動，機械手設計有特殊的吊裝鉤裝置，依靠X、Z向的滑臺模組精確定位運輸。發條清洗循環系統，通過設計的管道葉輪，使液體進行正反循環，其中的洗發沙籠根據流體特性進行特殊設計，保證了液體的通透性，同時盡可能減少循環液體走短路而影響工藝處理的質量。

在此系統中，整個控制系統的核心運用了如今工業領域常用的可編程控制器，即PLC。其工作原理是發條后處理機的自動吊裝運料機械手是一種自動操作裝置，通過PLC程序的設定，

3.PLC控制系統設計

3.1 PLC的選型

根據控制要求，本系統選擇了S7-224CN系列的PLC.該系列具有緊湊的結構，且功能單元完善，可以為各類控制單元提供簡易的接口，性價比高，功能穩定。同時具有通訊、定位等功能。

3.2 定位功能部件的選擇

為了滿足精確定位的要求，自動運料滑臺機械手的控制元件采用了西門子PLC的EM253位控模塊，該定位模板集成有5 個數字量輸入點（STP，停止；RPS，參考點開關；ZP，零脈沖信號；LMT+，正方向硬極限位置開關；LMT-，負方向硬極限位置開關），6 個數字量輸出點（4 個信號：DIS，CLR，P0，P1，或者P0+、P0-，P1+ 、P1-）， 用于S7-200 PLC 定位控制系統中。通過產生高速脈沖來實現對單軸步進電機的開環速度、位置控制。

定位模板EM 253 應用于位置控制的過程，實現起來非常簡單。STEP 7-Micro/Win 提供了一個定位模板EM 253 配置的向導操作（位置控制向導） ，可以在很短的幾分鐘時間內完成配置操作，存儲在S7-200 PLC 的V 區內；同時，STEP 7-Micro/Win 還提供了一個界面非常友好，專門用于調試、監控運動控制過程的調試界面（ EM 253 控制面板）。

3.3 PLC位控程序設計

該程序采用了絕對位置運行方案，先對程序中用到的重要指令進行說明如圖：

“POSx_CTRL”指令存在于主程序中，僅使用一次，自動裝載模板已經配置的運動控制參數和軌跡，使能、初始化定位模板 EM 253；

“POSx_DIS”命令，使定位模板EM 253 在 DIS 輸出端子上高電平輸出。用戶可以借助定位模板EM 253 的 DIS 輸出端子，“使能”和“非使能”操作電機驅動器。

POSx_RSEEK”命令，可以使電機按照預先定義好的尋找參考點的模式，移動機械設備到指定的位置，停止運動，分配機械坐標位置值（RF_OFFSET ）給控制系統，并且在輸出點 CLR 輸出一個50 毫秒的脈沖信號。默認的機械坐標參考點位置值（RF_OFFSET ）是0，用戶可以通過“位置控制向導 ”配置工具，或者通過定位模板 EM 253 控制調試界面，或者通過命令“POSx_LDOFF”改變數值大小。

“POSx_RUN ”命令，可以使電機按照預先定義好的運動軌跡包絡，移動到指定的機械位置。

3.4 位控模塊的接線圖（如圖）

4.結束語

在本系統中采用了西門子系列的PLC，利用其強大的自動化功能，實現了機械設備自動處理產品的實際問題。由于篇幅所限，涉及到系統其他部分的控制在本文中不在闡述，只針對機械手的部分進行了簡要說明。endprint