基于PLC与读码器的分选检测控制系统设计*

周 向(武汉交通职业学院,湖北 武汉 430065)

基于PLC与读码器的分选检测控制系统设计*

周 向
(武汉交通职业学院,湖北 武汉 430065)

文章结合工业流水线的生产情况设计了一套操作简单、利用率高的读码分选系统。系统采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)作为现场控制单元,读码器为识别单元,PLC与读码器之间使用RS232串口通讯,系统使用稳定、操作便捷,在工业控制系统中有较大的实用价值。

PLC;读码器;分选机构

分选检测控制系统是一款通过识别产品条形码对产品批次进行检验、分选的自动化检测系统,能够对自动化检测产品生产过程中的贴标、产品归类的环节进行监测和事后检测,剔除在贴标过程中出现的漏贴、误贴等不合格产品,及在产品分类、包装过程中批次紊乱的不合格产品。药品生产流水线是模拟自动化工业生产过程的微缩模型,它使用了PLC控制、传感器、人机界面和机械执行机构等技术,可以实现不同药品的自动分选和归类功能,并可配置监控软件由上位机监控。此分选检测控制系统是针对企业药品生产流水线上条码识别分选系统而设计,原人工识别的方式容易出错且效率低,不能满足实际快速生产要求[1]。针对此情况,作者设计了基于DVP14ES00T2和Cino fm480－00f读码器的条码检测分选自动控制系统,可以实现产品条码识别分选的全过程自动化。应用这一系统可以提高条码识别分选的精确度,降低成本。

1 系统组成及工作原理

本分选检测控制系统主要由PLC、检测传感器、人机界面以及机械执行结构组成,总体结构组成框图见图1。检测传感器主要包括Cino fm480－00 f型读码器、Omron E3Z－R61传感器等,人机界面为威仑TK6070ih(7寸),执行机构主要为一个气缸推出机构。该系统的主要工作原理:系统通过条形码扫描器读取产品条形码,扫描器将读取的条形码通过内部协议传送至电路系统,电路系统将信息进行分析、比对,判断工件条码是否正确,通过机械结构实现对不合格品的筛选。

图1 系统结构框图

2 系统的控制策略

此分选检测控制系统能连续、批量地分拣产品,分拣误差率低,分拣作业基本实现无人化。分选的机械结构是硬件执行机构,由一个单向电磁阀控制气缸做推出动作。该系统重要组成部分是PLC和读码器及它们之间的RS232通讯。

图2 系统运行示意图

系统运行过程如图2所示。产品被送至传送带上作检测,当读码器读取产品条码并将信息通过RS232通讯传到PLC中与预设条码进行比较[3],检测到有不合格品时(与预设条码不符合),在输送线后某位置定点将不合格品通过电磁阀剔出,排出到回收箱后电磁阀自动复位。当传送带上的不合格产品记忆错乱时,触摸屏会显示报警信息,可按下复位按钮将记忆数据清零,系统重新开始检测。系统检测的全过程对合格产品及不合格产品进行计数统计,检测全过程及相关数据可以在触摸屏上实时显示,并且可以在触摸屏上查看不良产品出现的历史记录,生成相应图标。

3 系统的硬件设计

因为本系统主要在于读码器对产品信息的处理和读码器与PLC的通讯,所以本系统采用I/O点不多的8点输入和6点输出的DVP－14ES型PLC,系统PLC输入与输出分配表如图3所示。

图3 PLC输入与输出分配表

在系统运行过程中读码器的安装位置很重要,本系统采用腰圆孔可自由调节的方式,确保在系统运动过程中读码器可以检测到产品的条码。本系统选用台湾伟斯FM480系列条码扫描器,分辨率可达3mil,读取距离可达24吋(20mil条形码),满足现场检测要求且结构小巧,便于实际安装。

4 系统的软件设计

本系统开始运行时先按复位按钮检测变频器等是否出现异常,然后检测气缸是否在初始位置,随后对预设初始条码,最后按启动按钮开始检测,其软件流程图如图4所示。

图4 系统软件流程图

4.1 PLC与读码器的通讯

PLC与读码器采用RS232串口通讯[4]。如果现场控制设备与检测设备距离超过10米,建议在PLC与读码器之间添加RS485方式通讯,实际测试发现现场采用带电源的RS232－RS485转换器可以实现他们之间的数据交换。PLC与读码器的RS232主要通讯程序如图5所示。

图5 PLC与读码器主要通讯程序

4.2 条码预设值设计

本系统在检测开始前需要对固定条码如图6所示进行学习,程序中设计了两种学习方式。第一种方式,开始测试前拿一个需要检测的正确条码在读码器前手动扫描,读码器将获取的正确信息传输到PLC固定地址储存,在生产检测时,读码器读取的条码与它进行比较再处理。第二种方式,开始检测前在触摸屏的条码选择框内手动输入需检测的正确条码或者选择程序中已经设定好的原条码,触摸屏将信息传输到PLC固定地址储存,作为检测比较的基准。触摸屏条码选择界面如图7所示。为确保安全操作,所有的参数设置都需要进行密码登陆。

图6 固定条码

图7 触摸屏条码选择界面

4.3 人机界面的总体设计

为了提高系统操作的灵活性和适应性,本检测采用了威仑TK6070ih(7寸)型触摸屏作为上位机,用户可以根据实际需要选择不同的检测条码。触摸屏和PLC通过PPI协议进行通讯,实现数据交换,采用EB8000软件对触摸屏进行人机界面的编制[5]。系统人机界面分为4个部分:输入输出监控、条码选择界面、运行参数设置界面、运行画面,系统人机界面如图8所示。在运行界面中,可以看到报警时出现的异常记录和出现不良品的时间。

图8 系统人机界面

5 小结

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的连接,使控制系统设计及建造的周期大大缩短,同时日常维护也变得容易起来。更重要的是同一设备经过改变程序而改变生产过程变为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。PLC作为工业控制中占主导地位的核心控制器,可以实现信号的检测、被控对象的控制以及上位监控等功能。本系统采用PLC作为控制器,触摸屏作为上位机,表现出很好的可靠性、灵活性和故障紧急处理能力,并在工业生产中得到了长时间稳定的验证。

[1]段盛开.用PLC构造的自动分选系统[J].电工技术,2002,(2):22.

[2]蒋士杰,陈敏贤,蔡永礽.工控机与PLC集成控制在自动分选系统的应用[J].计算机测量与控制, 2003,(6):430－431,434.

[3]郑敏.邦纳激光读码器在烟箱转印条码读取中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化,2011,(9):69－70.

[4]郭飞,方猛.基于PLC与计算机RS－232通信的扩展应用[J].价值工程,2010,(8):120－123.

[5]邹礼明,裴海龙,贺跃帮,等.基于PLC和触摸屏的双头盲孔钻机控制系统设计[J].现代电子技术, 2009,(1):139－141,144.

10.3969/j.issn.1672－9846.2015.03.023

TP273

A

1672－9846(2015)03－0082－03

2015－07－28

周 向(1981－),女,湖南浏阳人,武汉交通职业学院讲师,主要从事机电一体化教学及研究。