基于PLC自動(dòng)打包帶輸送器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

夏長(zhǎng)鳳

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010）

打包帶自動(dòng)輸送器用于輸送PET打包帶，該設(shè)備專門為某醋酸纖維有限公司設(shè)計(jì)，用來輸送PET打包帶，打包帶輸送器安裝在擺絲機(jī)打包區(qū)西墻與纖維絲束包輥道輸送線之間。打包帶安裝示意如圖1—3所示，PET打包帶從自動(dòng)帶盤機(jī)出來后，首先爬高如圖1所示，從空中穿過西墻和打包機(jī)西側(cè)過道（距地面不低于3 m），然后下降到打包機(jī)立柱位置如圖2所示，終點(diǎn)為打包機(jī)的打結(jié)器。每臺(tái)打包機(jī)配備2臺(tái)打包帶自動(dòng)輸送器，分別用于打包機(jī)西側(cè)和南側(cè)的打結(jié)器。打包帶輸送器安裝布置如圖3所示，帶盤上的包裝帶經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)送帶進(jìn)入傳送軌道，送至打包機(jī)側(cè)。

圖1 爬高

圖2 打包機(jī)立柱

圖3 打包帶輸送器安裝

1 打包帶輸送器控制功能分析

打包帶顏色是深綠色，帶寬為16 mm，厚度0.9 mm，帶盤內(nèi)心直徑405 mm，每卷帶長(zhǎng)大于1 000 m，20 kg。

該設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，需在打包機(jī)西側(cè)墻體上開兩個(gè)孔，以便打包帶穿過墻體。兩個(gè)孔的尺寸為300×300 mm。打包帶輸送器用于長(zhǎng)距離傳送PET打包帶，打包帶輸送軌道水平架設(shè)在打包機(jī)立柱與自動(dòng)帶盤機(jī)之間，底標(biāo)高3 m。因此輸送軌道必須穩(wěn)固平直才能滿足輸送要求。

帶盤車放置在墻體側(cè)，卷狀打包帶安裝在帶盤車的圓盤上，PET帶在經(jīng)過驅(qū)動(dòng)組件的一對(duì)滾輪驅(qū)動(dòng)后，通過傳送軌道，送至墻體另一側(cè)的打包機(jī)立柱處。

打包帶自動(dòng)輸送器用于拖動(dòng)打包帶，并將打包帶送入輸送軌道，從軌道上將打包帶傳送到打包機(jī)，因此，需要配備一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，配置電磁制動(dòng)器控制帶盤阻尼或制動(dòng)力矩。由于打包帶傳輸距離大于10 m，為保證送帶順暢，在輸送軌道上可以配備一臺(tái)輔助送帶電機(jī)。

該設(shè)備由自動(dòng)帶盤機(jī)、輸送軌道、電控系統(tǒng)和接帶機(jī)等4部分組成。帶盤機(jī)安裝帶盤用。電控系統(tǒng)為設(shè)備提供電源和控制功能，配備腳踏開關(guān)和無帶報(bào)警提示燈等。通過腳踏開關(guān)可以啟動(dòng)設(shè)備，當(dāng)送帶長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到無帶時(shí)，報(bào)警提示燈點(diǎn)亮?xí)r，打包帶卷已用完，提醒操作人員更換新的打包帶卷[1]。設(shè)備可以另外配置接帶機(jī)用于更換打包帶卷時(shí)進(jìn)行接帶，避免重新穿帶。

輸送器可以在輸送軌道的末端設(shè)置觸點(diǎn)開關(guān)，當(dāng)操作人員拉動(dòng)打包帶時(shí)或者自動(dòng)打包機(jī)發(fā)出打包，觸點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作，從而啟動(dòng)設(shè)備，驅(qū)動(dòng)組件滾輪開始旋轉(zhuǎn)，輸送一定長(zhǎng)度的打包帶。

當(dāng)帶卷用完時(shí)，斷帶傳感器檢測(cè)不到打包帶，發(fā)出信號(hào)，機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，東墻面上的斷帶警示燈亮起，提醒操作工更換帶卷[2]，人工將遺留在軌道內(nèi)的打包帶抽出。當(dāng)斷帶傳感器動(dòng)作時(shí)，驅(qū)動(dòng)組件的滾輪停止旋轉(zhuǎn)，打包帶并沒有與滾輪脫離。因此，在斷帶傳感器動(dòng)作時(shí)，電機(jī)延時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，確保滾輪之間的帶子送出。送帶開關(guān)動(dòng)作的同時(shí)，帶盤車上的電磁制動(dòng)器應(yīng)脫開，送帶達(dá)到設(shè)定值后，電磁制動(dòng)器應(yīng)制動(dòng)，并延時(shí)脫開，保證下次繼續(xù)送帶。

控制柜上安裝急停按鈕開關(guān)，急停狀態(tài)時(shí)，設(shè)備停止運(yùn)行。

2 控制系統(tǒng)硬件配置

本文選用顧美公司MT6070H型觸摸屏和PLC一體機(jī)，具有16個(gè)輸入口和16個(gè)輸出口，開關(guān)量輸入類型為低電平NPN，COM接負(fù)。開關(guān)量輸出類型有繼電器MR，晶體管MT等，晶體管輸出最大負(fù)載500 mA，繼電器輸出最大負(fù)載5 A。本系統(tǒng)選擇輸出型為繼電器MR型。模擬量輸入類型有0～10 V，4～20 mA，0～20 mA，PT100，EKSJ型熱電偶等，模擬量輸出類型有0～10 V、0～5 V，0～20 mA或混合型，本系統(tǒng)模擬量輸出類型選擇0～10 V，從而控制帶盤阻尼或電磁制動(dòng)力矩的大小[3-4]。

PLC模擬量輸出直接給D8080—8087寄存器賦值即可。DA0—DA7為模擬量輸出口，GND為公共端。輸出信號(hào)0～10 V或0～20 mA可選。可根據(jù)需要選裝不同類型的模擬量輸出。模擬量輸出精度是10位，0～10 V/或者0～20 mA分別對(duì)應(yīng)0～1 000。

模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍如表1所示。

M8080為模擬量 DA0～DA3 輸出功能的啟動(dòng)觸點(diǎn)，設(shè)置為 ON 時(shí)，才能使模擬量 DA0～DA3有輸出。

表1 模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍

M8084為模擬量DA4～DA7輸出功能的啟動(dòng)觸點(diǎn)，設(shè)置為ON時(shí)，才能使模擬量 DA4～DA7有輸出。

圖4是0～10 V電壓模擬量輸出的示例。

圖4 電壓模擬量輸出

置位M8080后直接賦值1 000給D8080，則在DA0端和GND端之間就會(huì)有10 V 的電壓輸出。

該設(shè)備的控制系統(tǒng)有2種工作方式，分別是手動(dòng)、自動(dòng)。選擇手動(dòng)方式執(zhí)行時(shí)，可以進(jìn)行手動(dòng)送帶工作，以及進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作并可以進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置工作。自動(dòng)工作方式時(shí)，打包時(shí)，不管是人工打包還是自動(dòng)打包，打包帶被人拖動(dòng)或者機(jī)器拖動(dòng)打包帶，則電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)送帶一定長(zhǎng)度。自動(dòng)送帶時(shí)如果按下停止按鈕，則停止送帶，再次按下啟動(dòng)按鈕則繼續(xù)按照設(shè)定的長(zhǎng)度送帶，送帶過程中，按下急停按鈕，則輸送器停止運(yùn)行，帶輪急停制動(dòng)。

調(diào)試時(shí)，按下起動(dòng)按鈕后，打包帶輸送器從初始狀態(tài)按照一定的順序來完成一個(gè)周期動(dòng)作，直接返回到初始狀態(tài)。自動(dòng)工作時(shí)，則輸送器按照步驟一步步地執(zhí)行，然后不停地循環(huán)，如此往復(fù)。

3 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

觸摸屏的設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行工作方式的選擇，設(shè)備啟動(dòng)和停止運(yùn)行控制，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如設(shè)備運(yùn)行、停止指示，無帶或斷帶報(bào)警等。觸摸屏上可以查看設(shè)備操作說明等，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置需要經(jīng)過密碼認(rèn)證防止操作人員誤操作。觸摸屏和PLC是一體機(jī)，在系統(tǒng)工作參數(shù)中通訊設(shè)置，正確選擇顧美PLC型號(hào)為CoolMay PLC（2N），通信參數(shù)也要設(shè)置正確，否則觸摸屏和PLC之間無法通信。

PLC程序采用的順序控制設(shè)計(jì)法，按照送帶工藝流程來進(jìn)行控制。程序控制流程如圖5所示。

圖5 程序控制流程

PLC上電時(shí)，程序進(jìn)行初始化，并根據(jù)要求設(shè)置相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，免除設(shè)備每次上電后都需要設(shè)置參數(shù)增加工作量而且特別繁瑣。在觸摸屏上選擇工作方式，觸摸屏上電后默認(rèn)是手動(dòng)工作方式，則可以設(shè)置打包帶帶輪阻尼值。根據(jù)工藝要求，在手動(dòng)穿帶時(shí)，帶盤需要一些阻尼可以防止帶盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)，包裝帶松開纏繞。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，送帶長(zhǎng)度滿足后也需要將帶盤制動(dòng)，防止帶盤由于停止慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致包裝帶松開纏繞。手動(dòng)工作時(shí)可以根據(jù)需要調(diào)整送帶長(zhǎng)度參數(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試工作，如送帶電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、測(cè)試帶盤阻尼情況等，程序如圖4所示。

圖4 程序初始化及手動(dòng)狀態(tài)阻尼設(shè)定

自動(dòng)工作方式時(shí)，首先判斷設(shè)備是否處于啟動(dòng)狀態(tài)，啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，判斷由無包裝帶，有帶時(shí)，檢查打包機(jī)側(cè)有沒有送帶信號(hào)。如果有送帶信號(hào)，則送帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾輪送帶。當(dāng)滿足一定的長(zhǎng)度的時(shí)候，帶盤制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間到，等待下一次的送帶信號(hào)。

自動(dòng)工作時(shí)，帶盤一直運(yùn)轉(zhuǎn)，包裝帶沒有滿足設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，如果此時(shí)操作人員按下停止按鈕，則帶輪電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，再次按下啟動(dòng)按鈕，則送帶電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)送帶，直到滿足設(shè)定長(zhǎng)度，停止制動(dòng)，等待下次送帶信號(hào)。

按下控制柜上的急停按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入急停狀態(tài)，此時(shí)送帶電機(jī)停轉(zhuǎn)，帶盤制動(dòng)器制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間到，系統(tǒng)重新進(jìn)入初始狀態(tài)，急停狀態(tài)時(shí)程序如圖5所示。

圖5 急停狀態(tài)程序設(shè)計(jì)

4 結(jié)語(yǔ)

基于PLC自動(dòng)打包帶輸送器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以使打包帶遠(yuǎn)距離傳送，避免了打包帶盤隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)打包帶纏繞、打結(jié)等影響效率的情況，并且本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、精度高、效率高、送帶平穩(wěn)可靠，可根據(jù)需要輸送相應(yīng)長(zhǎng)度的PET帶。本系統(tǒng)設(shè)備研制成功后已經(jīng)在某醋酸纖維有限公司廣泛使用。