發(fā)動機(jī)密封環(huán)包裝線的PLC控制設(shè)計(jì)

1包裝線的控制要求和控制原理

包裝線的工藝流程為：包裝片材加熱→片材吸塑成形→零件配套、裝盒→加蓋、封裝→沖切→產(chǎn)品輸出線外。系統(tǒng)控制包括電路（全線拖動和通電加熱）及氣動系統(tǒng)控制兩部分。全線拖動時，各機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動，而停止拖動時，各機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。機(jī)構(gòu)運(yùn)動全部由氣缸進(jìn)行驅(qū)動。全線拖動使各工序依次進(jìn)入下一步，每次拖動一個工位的長度，采用步進(jìn)電機(jī)拖動。

吸塑工位的驅(qū)動氣缸為A，熱封工位的驅(qū)動氣缸為D，采用同一主控閥以獲得同步運(yùn)動；零件配套裝盒工位的兩套驅(qū)動氣缸為B、C，其動作有嚴(yán)格的聯(lián)鎖要求；沖切工位的驅(qū)動氣缸為E、F，也用同一主控閥控制其同步運(yùn)動。

流水線的控制系統(tǒng)是一個封閉的位置程序控制線路，根據(jù)控制要求，啟動初始信號后，邏輯控制線路發(fā)出執(zhí)行信號，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行第一步動作，執(zhí)行元件在其行程的終端觸發(fā)行程開關(guān)而發(fā)出主令信號，主令信號輸入線路后，經(jīng)邏輯運(yùn)算發(fā)出第二步動作的執(zhí)行信號……。整個系統(tǒng)按設(shè)計(jì)好的邏輯順序發(fā)出執(zhí)行信號并接受主令信號，完成控制循環(huán)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則根據(jù)執(zhí)行信號嚴(yán)格按順序進(jìn)行動作。這種以嚴(yán)格的順序要求為特征的控制系統(tǒng)，選擇PLC進(jìn)行控制是很合適的。

PLC采用循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作。一個完整的掃描過程分為采樣輸入、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。采樣輸入階段是將各輸入端的狀態(tài)送入相應(yīng)的寄存器，相當(dāng)于控制系統(tǒng)接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋的主令信號，只不過邏輯線路控制是按順序執(zhí)行上一步動作后，向系統(tǒng)反饋主令信號，由控制系統(tǒng)根據(jù)主令信號進(jìn)行規(guī)定的邏輯運(yùn)算后再發(fā)出下一步執(zhí)行信號，控制是在過程中進(jìn)行并完成的，而PLC是集中地接受各階段的主令信號，并將其存貯備用；第二階段是程序執(zhí)行階段，PLC的微處理器逐條執(zhí)行指令，將輸入狀態(tài)寄存器中相應(yīng)的主令信號調(diào)出來，與原運(yùn)算結(jié)果一起進(jìn)行處理，包括邏輯的、算術(shù)的運(yùn)算，并將結(jié)果送輸出寄存器。由于PLC是逐條執(zhí)行指令，其運(yùn)作特點(diǎn)保證了執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的順序性，線路運(yùn)算因不必考慮消除障礙信號，防止機(jī)構(gòu)誤動作的出現(xiàn)而大為簡化；第三階段是輸出刷新：輸出狀態(tài)寄存器的執(zhí)行信號通過PLC的輸出部分轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號輸出，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2系統(tǒng)的控制流程和控制設(shè)計(jì)

根據(jù)包裝線自動控制的要求和PLC的控制特點(diǎn)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步工作是繪制系統(tǒng)的控制流程圖，如圖1示。

圖1自動包裝線控制流程圖

從流程圖中可以看到這是一個多變量、多往復(fù)的工作程序。零件配套裝盒工位的驅(qū)動氣缸B、C在一個運(yùn)動循壞中各往復(fù)3次。PLC機(jī)的每個輸出控制點(diǎn)在一個掃描（運(yùn)動）循環(huán)中只能輸出（OUT）一次，不能重復(fù)使用。在控制設(shè)計(jì)時，對應(yīng)于B、C主控閥的每個單向運(yùn)動,各安排3個控制輸出點(diǎn)。PLC在順序地執(zhí)行每條指令時B、C缸的主控閥將有序地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。

綜合考慮控制要求、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性及輸出輸入接口要留有一定的余地，選用OMRON公司的C系列微型機(jī)C-40P，該機(jī)基本單元有24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，輸出可擴(kuò)展到32點(diǎn)。

將輸出、輸入接口進(jìn)行地址分配，如圖1示。

設(shè)計(jì)控制指令時安排了13個計(jì)時器。另外啟用19個中間繼電器，地址代號1000系列。計(jì)時器和中間繼電器地址號只是作為控制指令中的特殊代碼（助記符），編進(jìn)梯形圖或簡易程序，輸入編程器由PLC機(jī)去執(zhí)行運(yùn)算。繪制PLC控制梯形圖。如圖2示。（限于篇幅，梯形圖作了刪節(jié)）。

圖2系統(tǒng)控制梯形圖

作者簡介：
韓洪浩，男，畢業(yè)于東南大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)。電氣工程系講師，目前主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)
1朱善君等.可編程序控制系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，1992
2余雷聲等.電器控制與PLC應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996
3清華大學(xué)流體傳動及控制研究室.上海工業(yè)大學(xué)流體傳動及控制研究室.氣壓傳動與控制.上海：上海科技出版社，1985