一種果丹皮自動成卷機控制系統設計方案

摘要：基于果丹皮自動成卷機的機械結構，按照果丹皮自動成卷的工藝要求，設計PLC自動成卷控制系統方案，利用PLC、光電開關、電機驅動系統和電機等完成果丹皮自動成卷機的控制系統的程序設計。

關鍵詞：果丹皮;山楂;控制系統;PLC

中圖分類號：TS255.35文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）06-0090-01

Abstract：BasedonthemechanicalstructureofGuodanpiautomaticrollformingmachine，accordingtotheprocessrequirementsofGuodanpiautomaticrollforming，thePLCautomaticrollcontrolsystemisdesigned，andthecontrolofGuodanpiautomaticrollformingmachineiscompletedbyusingPLC，photoelectricswitch，motordrivesystemandmotor.Systemprogramming.

Keywords：Guodanpi;hawthorn;controlsystem;PLC

引言：果丹皮是許多成年人兒時的記憶，也是現在超市、商店等地隨處可見的一種特色小吃。果丹皮是用山楂加工制成的卷，具有開胃消食、活血化瘀、軟化血管等功效，深受老人和兒童喜愛。我校與承德市興隆縣山楂生產加工企業，聯合研制了一款新型果丹皮自動成卷機，本文在機械結構的基礎上，按照果丹皮的自動成卷工藝，對該機的控制系統進行了方案設計。

1控制系統總體設計方案

控制系統的程序是每個設備運行的靈魂，PLC是本設備控制系統的核心。PLC程序設計首先根據果丹皮自動成卷機電氣控制系統的全部功能、規模、控制方式、輸入/輸出信號的種類和數量、通信的內容與方式等，對整個控制系統建立整體的概念;接著根據加工工藝要求和電氣控制系統的具體情況，確定應用程序的基本結構，最后根據程序框圖逐條編寫程序[1]。

控制系統總體由觸摸屏組態系統負責人機交互，PLC控制系統控制執行機構的位置、傳感信號等，電機驅動系統驅動上料、切刀、成卷電機工作。通過設計觸摸屏組態系統和編寫PLC控制程序，實現果丹皮的自動成卷設計。

2控制系統具體設計

2.1工作方式設計。根據果丹皮加工工藝要求，果丹皮自動成卷控制系統的工作方式包括手動控制和自動控制兩種方式。在準備開始工作之前，一定要采取必要的初始化操作，使得每一個機構都在開始工作之前到達工作位置。

手動控制需要操作人員在熟練掌握基本操作時，手動完成上料、切刀和成卷的工序。該控制方式一般是使用在調試過程中需要手動調節某一個機構或者器件，因此需要手動控制進行各個機構的動作，主要用于產品的調試階段以及一些非經常實行的規矩或規定工作情況下，由人工完成。比如設備完成工作后，需清理掉由于山楂黏的特性粘在輸送帶上的殘渣。

自動控制即山楂自動成卷機按照設定的參數值自動運行，完成相應的上料、切刀、成卷等任務。在自動控制開啟之前，一般控制系統重啟之后絕大多數的器件都沒有在原來的位置，因此需要初始化來使這些器件復位，回到最初設置的初始位置。若自動運行條件并沒有滿足，則需要進入自動運行條件中尋找未滿足要求的條件，并由手動操作配合實現。

2.2PLC的I/O口分配設計。根據果丹皮的自動成卷機的工作方式，共需要占用PLC的49個I/O口。其中有24個I/O口作為數字信號輸入量，包括4個設備外殼上的按鈕（啟動、停止、復位、特殊急停）信號，1個手動/自動旋鈕信號、8個光電開關信號、2個伺服定位完成信號、2個伺服報警信號、4個切刀、成卷電機報警信號;有25個I/O口作數字信號輸出量，分別控制送料電機、切刀電機、成卷電機，每種電機各2個[2]。

2.3觸摸屏設計方案。觸摸屏即人機界面（HumanMachineInterface），簡稱HMI，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種裝置將控制信號發送給PLC，進而由PLC控制電機完成相應指令動作[3]。

觸摸屏的控制設計，可以利用觸摸屏自帶的組態軟件，能夠較快的完成控制畫面的設計，設計者使用起來比較方便，不需要進行編程，只要將畫面中的控件與PLC中的存儲地址聯系起來，就能實現二者之間的自動數據交換[4]。果丹皮自動成卷機電氣控制系統設計了一系列的人機界面，方便了工人在工作中能夠通過可視屏幕設置設備運行參數、了解設備運行的狀況，以及對一些異常報警情況可以快速準確的處理。

觸摸屏設計方案用于實現HMI，包括設備參數的設定，設備的狀態顯示及異常報警信息顯示以及根據需要切換工位顯示等等功能。

2.4電機控制系統設計方案。根據設備的硬件設計，共需要6臺電機，其中2臺上料電機為伺服電機，其余4臺切刀和成卷電機為步進電機。PLC無法直接驅動電機，所以要先將PLC接到對應電機的驅動器上，再由電機驅動器按照PLC的指令驅動電機動作。

步進電機和伺服電機都是靠PLC輸出的高速脈沖信號來驅動的，脈沖頻率高電機運動速度塊，脈沖數大運動的距離遠。PLC有高速脈沖輸出接口，電機驅動器接收PLC發出的脈沖數和頻率就可以計算出電機的運動距離和運動速度，從而實現由HMI到PLC到電機穩定、準確運行的控制。

3結論

整個控制系統設計以PLC為核心，其他器件如電機驅動器，HMI，光電開關，按鈕開關等作為輸入輸出設備連接在PLC上，PLC接收HMI的輸入信號和光電開關信號，發送指令給電機驅動器，由電機驅動器控制送料電機、切刀電機、成卷電機協調完成果丹皮自動成卷工作。本設計方案符合生產工藝要求，切實可行。

參考文獻：

[1]陸凱忠，一種鋼支撐裝置自動控制系統PLC程序設計[J].綠色建筑，2018，34（2）：53-55

[2]高季，仿真香自動化生產線控制系統設計與實現[D].南京：南京郵電大學，2018.

[3]陳龍，張河，席恩科.基于松下PLC-觸摸屏折彎系統的設計[J].河北建筑工程學院學報，2016，34（2）：85-8

[4]林君，丁宇濤.觸摸屏在基于PLC的控制系統人機界面中的應用[J].信息與電腦（理論版），2013，4（6）：170-171

作者簡介：李冰冰，女，漢族，1982-06，河北承德人，承德石油高等專科學校，講師職稱，本科學歷，碩士學位，研究方向：控制工程。