詹俊鋼 譚 娜

(1.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)科，哈爾濱 150040)

歐姆龍NJ系列PLC在胎面自動(dòng)收集設(shè)備中的應(yīng)用

詹俊鋼1譚 娜2

(1.黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)科，哈爾濱 150040)

對(duì)輪胎胎面的自動(dòng)收集工作進(jìn)行了研究，針對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，本控制系統(tǒng)使用歐姆龍NJ系列PLC通過(guò)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)對(duì)12臺(tái)G5系列伺服電機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以實(shí)現(xiàn)胎面的定位、翻轉(zhuǎn)、爬升、調(diào)節(jié)、投放及翻蓋等控制任務(wù)。實(shí)際運(yùn)行效果良好，控制精確，自動(dòng)化程度高。

PLC 伺服電機(jī) 胎面自動(dòng)收集

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，輪胎胎面的搬運(yùn)和收集過(guò)程已由人工手動(dòng)收集改為設(shè)備自動(dòng)收集，通過(guò)胎面自動(dòng)收集設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)胎面的自動(dòng)化搬運(yùn)和收集工作，可以解決人工搬運(yùn)效率低、胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

NJ控制器是歐姆龍最新推出的新一代PLC，NJ系列PLC產(chǎn)品集成了EtherCAT技術(shù)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)控制器、EtherNET/IP網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)信息和通信技術(shù)。筆者提出了采用歐姆龍NJ控制器、NB系列觸摸屏和G5伺服電機(jī)組成胎面自動(dòng)收集設(shè)備的控制系統(tǒng)[1]。

1 控制系統(tǒng)

本控制系統(tǒng)采用的控制器是歐姆龍NJ501-1300型PLC，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制，胎面搬運(yùn)、收集工作的工作流程控制和與上位機(jī)觸摸屏人機(jī)界面間的數(shù)據(jù)交換。上位機(jī)使用的是歐姆龍NB10W-TW01B型觸摸屏，主要實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、功能顯示及故障提示等功能?，F(xiàn)場(chǎng)的拉繩開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通斷電和系統(tǒng)的安全保護(hù)。控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 工作原理

實(shí)際工作時(shí)，前序聯(lián)動(dòng)胎面擠壓設(shè)備將胎面輸送到胎面承接輥道，胎面承接輥道機(jī)構(gòu)根據(jù)胎面的長(zhǎng)度和運(yùn)行速度將胎面控制在中間位置停止；胎面停穩(wěn)后，線胎翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)20°將胎面托起，真空吸盤通電，負(fù)壓檢測(cè)傳感器檢測(cè)到胎面吸住后，線胎翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)160°，真空吸盤斷電，將胎面翻轉(zhuǎn)放下；胎面爬升結(jié)構(gòu)將翻轉(zhuǎn)后的胎面輸送到間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將胎面按照觸摸屏配方設(shè)定參數(shù)對(duì)胎面排列的條數(shù)和間距大小進(jìn)行自動(dòng)排列工作；胎面排列完成后，胎面投放機(jī)構(gòu)將排列完成的一層胎面依次投放到28層百葉車上，投放時(shí)，根據(jù)安裝在投放平臺(tái)前方的激光測(cè)距傳感器對(duì)每層百葉車的高度進(jìn)行測(cè)距，從而控制伺服電機(jī)的精確定位，投放完成后，投放機(jī)構(gòu)回到初始位置，等待下一層胎面排列完成；投放機(jī)構(gòu)將本層的胎面鋪放完成后，百葉翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)根據(jù)投放層數(shù)，將相應(yīng)層數(shù)的百葉蓋下；完成28層的百葉投放和合蓋工作后，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)，將裝滿胎面的百葉車運(yùn)走，空的百葉車運(yùn)送到位，等待下一臺(tái)百葉車的胎面投放工作啟動(dòng)。

圖1 控制系統(tǒng)原理框圖

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，NJ501-1300 型PLC擴(kuò)展了一個(gè)8入模擬量輸入模塊，兩個(gè)16入數(shù)字量輸入模塊和一個(gè)16出數(shù)字量輸出模塊。NJ501-1300 型PLC通過(guò)本機(jī)自帶的EtherCAT接口與12臺(tái)G5伺服電機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在Sysmac Studio軟件平臺(tái)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)配置中設(shè)置好各個(gè)電機(jī)節(jié)點(diǎn)地址[2]，分別為1～12。

NJ501-1300 型PLC通過(guò)本機(jī)自帶的EtherNET接口與NB10W-TW01B型觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，需將PLC的IP和觸摸屏的IP設(shè)置在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)才可實(shí)現(xiàn)通信，將PLC的IP地址設(shè)為192.168.250.1，子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0；觸摸屏的IP地址設(shè)為192.168.250.2，子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

胎面自動(dòng)收集控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)PLC程序和上位機(jī)人機(jī)界面觸摸屏程序，下位機(jī)PLC程序是在歐姆龍最新推出的Sysmac Studio自動(dòng)化軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，該軟件完美的結(jié)合了運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制，最多可實(shí)現(xiàn)64軸的運(yùn)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)直線、曲線及圓弧等插補(bǔ)動(dòng)作功能，通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)定，即可完成對(duì)控制器、網(wǎng)絡(luò)及伺服等設(shè)備的配置，通過(guò)內(nèi)部功能塊的簡(jiǎn)單設(shè)置就可以完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。下位機(jī)控制程序根據(jù)輪胎胎面的工作流程編寫，下位機(jī)軟件流程框圖如圖2所示。

上位機(jī)人機(jī)界面觸摸屏程序是在歐姆龍NB-Designer軟件環(huán)境下開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，根據(jù)胎面自動(dòng)搬運(yùn)和收集控制系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，人機(jī)界面主要包含胎面參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)顯示、電機(jī)手動(dòng)控制及異常報(bào)警提示等畫(huà)面。操作員通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就可以輕松方便地控制胎面自動(dòng)收集設(shè)備[3]。

圖2 下位機(jī)軟件流程

5 結(jié)束語(yǔ)

利用NJ501控制器、NB觸摸屏、激光測(cè)距傳感器、負(fù)壓檢測(cè)傳感器、光電開(kāi)關(guān)及伺服電機(jī)等器件構(gòu)成的胎面自動(dòng)收集控制系統(tǒng)具有操作方便、控制精確、運(yùn)行平穩(wěn)及自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。筆者設(shè)計(jì)的胎面自動(dòng)收集設(shè)備已成功應(yīng)用在某輪胎生產(chǎn)企業(yè)的胎面收集生產(chǎn)線上，很好地解決了人工搬運(yùn)效率低下，胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)為其他輪胎生產(chǎn)企業(yè)提供了借鑒意義。

[1] 王月芹.基于歐姆龍NJ控制器機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2013，26(3)：28～30.

[2] 李志洲，鄭民欣，王錦錦，等.基于EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的三軸伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012，(2)：63～65.

[3] 路青起，劉英男，于大洋.西門子S7-1200在橡膠工業(yè)自動(dòng)卷取機(jī)中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35(14)：129～131.

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2016-06-29(修改稿)

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1000-3932(2016)08-0887-02