張科平，楊榮軍，齊江寧

(陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西西安，721300)

PLC技術(shù)在通用繼電器綜合檢測機(jī)中的應(yīng)用

張科平，楊榮軍，齊江寧

(陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西西安，721300)

應(yīng)用PLC作為主控制機(jī)，以觸摸屏為人機(jī)操作界面，并顯示和設(shè)置相關(guān)信息、參數(shù)。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢測產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)，極大地提高了產(chǎn)品的檢測效率和生產(chǎn)能力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)繼電器自動(dòng)化生產(chǎn)線中難度較大的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械手的定位設(shè)計(jì)也作了闡述。

PLC應(yīng)用;觸摸屏;步進(jìn)電機(jī);系統(tǒng)控制;單機(jī)自動(dòng)化設(shè)備

1 引言

近年來，隨著生產(chǎn)需要的發(fā)展，產(chǎn)品訂貨合同劇增，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力和模式已無法滿足生產(chǎn)的需要，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和檢測環(huán)節(jié)的自動(dòng)化成為必然的選擇手段。我們應(yīng)用PLC和觸摸屏相結(jié)合的技術(shù)，研制的通用繼電器綜合檢測機(jī)通過了我公司新產(chǎn)品新技術(shù)鑒定，獲得公司2010年“工藝技術(shù)進(jìn)步”特等獎(jiǎng);同時(shí)榮獲“陜西電子信息集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”。

2 研制要求

實(shí)現(xiàn)通用繼電器產(chǎn)品的半成品及成品的全自動(dòng)在線檢測，對(duì)相關(guān)參數(shù)不合格的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)分類檢出。

3 設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)的在線自動(dòng)化檢測，我們以PLC作為主控制機(jī)，以觸摸屏為人機(jī)操作界面，并顯示和設(shè)置相關(guān)信息、參數(shù)。

PLC是可編程序控制器的簡稱，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器邏輯控制概念相結(jié)合的一種新型控制器，它是以微處理器為核心，用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。它內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有邏輯運(yùn)算控制、輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波時(shí)間調(diào)整、恒定掃描時(shí)間等功能，其設(shè)備體積雖小，功能卻十分強(qiáng)大。

根據(jù)我們對(duì)該設(shè)備的功能要求及實(shí)現(xiàn)方式的設(shè)想，我們選用松下的FPΣ系列PLC來完成整個(gè)設(shè)備的動(dòng)作控制，以簡化設(shè)備的控制邏輯線路。該P(yáng)LC體積小巧，功能強(qiáng)大，內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器和脈沖輸出單元，便于實(shí)現(xiàn)2軸步進(jìn)電機(jī)的控制。測試儀測試結(jié)果的轉(zhuǎn)化并將結(jié)果傳送給松下PLC來達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。圖1是松下PLC為本設(shè)備的核心部件，設(shè)備的所有動(dòng)作均由其中的程序來控制。

圖1 系統(tǒng)控制圖

首先由松下PLC控制設(shè)備將產(chǎn)品送至相應(yīng)的檢測工位，并發(fā)出檢測指令，檢測結(jié)果返回給松下PLC，松下PLC根據(jù)檢測結(jié)果驅(qū)動(dòng)不良品步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手將不良品抓出，合格品送入合格品收集料盤。檢測參數(shù)依據(jù)我公司Q/RGn0107－95文件。其工藝流程見圖2。

設(shè)備的動(dòng)作順序及邏輯控制在這里就不再贅述了，僅就難度較大的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械手的定位設(shè)計(jì)略作闡述。

松下PLC內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器、脈沖輸出單元，并有相應(yīng)的指令，因此很容易實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制。本設(shè)計(jì)在料盤進(jìn)料部分用了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)逐次將料盤中的一排繼電器推入進(jìn)料軌道的功能。在不良品排出時(shí)機(jī)械手部位用了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)將檢測不合格的產(chǎn)品由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手從行進(jìn)軌道中抓出，并分類放置的功能，如下圖3所示。

圖3 步進(jìn)電機(jī)分類檢出

在本設(shè)計(jì)中多次應(yīng)用了SPDH(F171)、PLSH (F172)兩條高級(jí)指令。SPDH(F171)指令是脈沖輸出(帶通道指定)指令，格式為:

源S是脈沖輸出的參數(shù)表的起始地址，一般用數(shù)據(jù)寄存器DT來表達(dá)。

數(shù)n指定輸出脈沖的通道，K0為CH0通道;K1為CH1通道。SPDH(F171)指令的參數(shù)表由從源S到S+11共12個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組成，分別指定控制代碼、初始速度、最大速度、加/減速時(shí)間和目標(biāo)值，如下圖4所示。

圖4 指令格式

其中，控制代碼(S，S+1)由8位1 6進(jìn)制數(shù)組成，其意義如下圖5:

圖5 控制代碼格式

為了能將從行進(jìn)導(dǎo)軌中夾出的不良品準(zhǔn)確分類放入不良品導(dǎo)軌中，采用了絕對(duì)值控制模式(按照目標(biāo)設(shè)定值與當(dāng)前值之差輸出脈沖)，此控制參數(shù)定為H1113。指令PLSH(F172):JOG運(yùn)行指令，在本項(xiàng)目中作為調(diào)試產(chǎn)生各個(gè)不良品導(dǎo)軌與行進(jìn)導(dǎo)軌間的距離參數(shù)(脈沖數(shù))的指令。步進(jìn)電機(jī)控制程序如下圖6所示。

圖6 步進(jìn)電機(jī)控制部分程序段

指令中，可以看到:

⑴參數(shù)表的控制代碼為H1113，即H00001113，表示加/減速段數(shù)為30段，每段的頻率增量△f= (12000－1000)÷30=366.6Hz，每段的時(shí)間增量△t=250÷30=8.3mS;占空比25%;頻率范圍48Hz～100kHz;采用絕對(duì)型PLS+SIGN(正向ON/反向OFF)動(dòng)作模式;

⑵初始速度為1000Hz;

⑶最高速度為12000Hz;

⑷加/減速時(shí)間為250mS;

⑸目標(biāo)值500Hz;

⑹脈沖停止0Hz。

圖7 步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)操作程序段

由于機(jī)械加工誤差和零件裝配誤差，使得機(jī)器裝配完成后，機(jī)械手原點(diǎn)到各個(gè)不良品軌道的距離不確定，因此，調(diào)試時(shí)還使用該指令手動(dòng)操作，向前或向后將機(jī)械手從原點(diǎn)(行進(jìn)軌道的中線)分別移動(dòng)到各個(gè)不良品軌道中心線上時(shí)實(shí)際產(chǎn)生的脈沖數(shù)記錄到指令寄存器中，作為實(shí)際工作中的參數(shù)，這樣就使得調(diào)試變得更加容易見圖7。經(jīng)過多臺(tái)設(shè)備的制造、調(diào)試，該方法非常好用，使得每臺(tái)設(shè)備的調(diào)試工作簡單易行。

4 結(jié)論

經(jīng)過近三年多的生產(chǎn)運(yùn)行，新設(shè)備的投入運(yùn)行，極大地提高了公司的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，大幅降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減輕了生產(chǎn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了生產(chǎn)條件，達(dá)到了預(yù)期目的。

［1］ 侯益坤.FP系列PLC技術(shù)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.10.

［2］ 史國生.電氣控制與可編程控制器.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.04.

［3］ 常斗楠.PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.10.

10.3969/j.issn.1000－6133.2015.03.007

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2015－04－13

工藝與材料