PLC与触摸屏在布料自动调速系统中的应用

李冬

【摘要】 北京卷烟厂制丝车间成品烟丝库采用一套条播装箱布料系统进行布料装箱工作，布料系统在工作时会匀速的对烟箱内部进行装填烟丝。目前装箱布料后总是会在烟箱外撒落大量烟丝，经过研究后利用伺服电机在PLC中的控制应用技术及触摸屏的人机交互性，最终实现了布料系统具有可自动调速布料的功能，提高了布料系统的稳定性，同时避免了烟丝装箱过程中烟丝的大量浪费。

【关键词】 制丝物流 PLC 伺服控制器 触摸屏

一、引言

箱式储丝库是我厂制丝线生产烟丝流程的终点，其中条播装箱布料系统负责将烟丝平均分配到下方积放布料工位的8个空箱中。布料系统包括滑架设备SC245及俩条布料行车设备SC243、SC244，烟丝来料首先经由滑架SC245分配到SC243或SC244上，再由布料行车进行烟丝分配装填。布料系统的前工序为烟丝混配柜，后工序为烟丝库，布料系统在其中起到承上启下的作用，作为物流系统的中枢设备，其作用至关重大。

二、布料系统现存问题

目前布料系统现存问题为布料行车SC243下方8个空箱布料完毕后烟丝铺的不平整均匀，大部分烟箱内的烟丝呈现凹凸状，这样造成的后果是当布料完毕后，烟丝箱进行移动出箱工作的时候，烟箱内部凸起的部分烟丝会被刮落至地面造成烟丝的大量浪费，并且烟箱内部的空间利用率变低，在烟丝批次总重不变的前提下空箱的使用数量增多，造成物流路径上的工位占用增多，不利于物流系统的灵活性。

三、解决方法的探索与实施

3.1 故障原因分析

通过长期观察布料系统后发现，滑架SC245的移动方式为左右移动而行车SC243或SC244的移动方式为前后，所以布料系统在布料的时候呈现S型布料，并且PLC程序中设置的此S型在俩侧布料的时间较长，同时布料车的行进速度是恒定不变的。以8个箱子其中的1个箱子举例，在布料车前后行进经过此箱的时候，有可能总是赶上布料车S型布料方式的左侧或者右侧，从而造成左侧过高或者右侧过高。

3.2 研究制定解决策略

由于布料方式为S型布料，而目前布料时布料滑架SC245在行车SC243俩侧的停留时间较长，势必会造成烟箱内部左右俩侧的装填量较多，所以针对此现象应该缩短其停留时间。其次由于行车在布料进行时是以匀速进行的，而布料方式是以S型铺撒至烟箱内，所以势必会造成烟箱内布料不均，所以应着手开发一套自动调速系统以保障在装填到每一箱的时候更有针对性。

3.3 实施解决方案

3.3.1 PLC程序的修改

首先在程序中将布料车S型布料方式在俩侧布料的时间缩短一些，即增加布料滑架的换向频率，使S型更圆润些，这样就可以降低烟箱内俩侧烟丝的高度（如图表1所示）。

其次将布料行车的前后行进速度进行优化改造，在修改前行车的行进速度是恒定值，现在将PLC中程序进行修改，实现在每个烟箱工位都可以用一个相对应的人工设置速度值进行变速布料工作。

在行车自动布料过程中，控制行车的伺服控制器输出速度受PLC程序给出的频率字控制，根据目前行车所处位置进行实时的速度修正。

3.3.2 Wincc Flexble人机界面的制作

触摸屏是工业、商业普遍使用人机交互信息的基本设备。北京卷烟厂使用的是德國西门子公司生产的电阻式触摸屏MP377，此触摸屏具有节省空间、反应速度快、坚固耐用、易于交流等特点。操作者可以直接通过屏幕进行过程控制的操作、对设备的运行状态进行实时在线监视、技术指标在线显示等。

我厂物流系统中的触摸屏与PLC的通讯模式采用TCP/IP的通讯模式，即以PROFINET以太网为媒介，进行触摸屏与PLC之间的数据传输。将PLC程序修改后，用Wincc Flexble软件制作新的人机交互操作屏程序画面，使操作人员可以根据现场布料情况对布料车在每个工位的布料速度做出调整，在调整的过程中观察烟箱布料情况并确定最优速度（如图表2）。

屏幕中分俩个布料道，并且可以实时观察布料车车速及位置，设置车速时需点击加减号，确认无误后点击“更改确认”按钮2秒钟以上执行，同时设置防差错机制，程序中设置速度输入值必须在800到2000之间，超出此范围则出现错误提示并且设置失败。

四、结束语

在自动调速系统的使用过程中，经过长期观察后人工设置每个位置的最优值，使得烟丝箱内烟丝高度基本一致，呈现出较好的平整性。这次创新成果不仅提高了烟箱空间的合理利用率，同时还可以针对每种牌号的烟丝制定出一套特定的布料行车速度值，减少了烟丝不必要的浪费，为企业生产成本的降低做出了较大贡献。

上海烟草集团北京卷烟厂制丝车间的烟机设备众多，西门子S7-400 PLC通过工业控制网络与触摸屏之间进行相互通信实现控制设备正常运转，解决这一问题的方法是深刻领会PLC与触摸屏之间的通信方式及数据交换方法，理编制控制程序，希望本文的内容能够对大家有所启发。

参 考 文 献

[1] 昆明船舶设备集团有限公司，北京卷烟厂成品烟丝库自动化物流系统L0130D02电控系统使用手册

[2] 西门子公司，西门子MP377操作手册

[3] 廖常初，S7-300/400 PLC应用技术，机械工业出版社