基于PLC的发条后处理设备控制系统设计

王建轩

摘 要：本文介绍了发制品行业后处理设备自动控制系统的组成和功能。系统阐述了位控功能指令的滑台定位控制应用及关键技术，以发制品行业后处理设备为例，通过位控指令的应用，PLC位控模块输出高速脉冲，通过步进电机精确控制吊装滑台机构的速度和位置。因该步进系统的应用，实现了洗发设备吊装物料的自动化，改善了工人的工作环境，降低了公司的用工成本。文章最后给出了定位系统的软件和硬件设计。

关键词：PLC；滑台机械手；位控模块

1 引言

在发制品行业，通过该系统的应用，物料的运输和机器的进水、排水、加热、清洗等工艺处理全部实现机械自动化，解决了行业用工量大、工人劳动强度大、环境脏乱差等问题。

2.系统组成

发条后处理机，包括自动运料滑台机械手和发条清洗循环系统两大部分。自动运料滑台机械手由步进电机驱动，机械手设计有特殊的吊装钩装置，依靠X、Z向的滑台模组精确定位运输。发条清洗循环系统，通过设计的管道叶轮，使液体进行正反循环，其中的洗发沙笼根据流体特性进行特殊设计，保证了液体的通透性，同时尽可能减少循环液体走短路而影响工艺处理的质量。

在此系统中，整个控制系统的核心运用了如今工业领域常用的可编程控制器，即PLC。其工作原理是发条后处理机的自动吊装运料机械手是一种自动操作装置，通过PLC程序的设定，

3.PLC控制系统设计

3.1 PLC的选型

根据控制要求，本系统选择了S7-224CN系列的PLC.该系列具有紧凑的结构，且功能单元完善，可以为各类控制单元提供简易的接口，性价比高，功能稳定。同时具有通讯、定位等功能。

3.2 定位功能部件的选择

为了满足精确定位的要求，自动运料滑台机械手的控制元件采用了西门子PLC的EM253位控模块，该定位模板集成有5 个数字量输入点（STP，停止；RPS，参考点开关；ZP，零脉冲信号；LMT+，正方向硬极限位置开关；LMT-，负方向硬极限位置开关），6 个数字量输出点（4 个信号：DIS，CLR，P0，P1，或者P0+、P0-，P1+ 、P1-）， 用于S7-200 PLC 定位控制系统中。通过产生高速脉冲来实现对单轴步进电机的开环速度、位置控制。

定位模板EM 253 应用于位置控制的过程，实现起来非常简单。STEP 7-Micro/Win 提供了一个定位模板EM 253 配置的向导操作（位置控制向导） ，可以在很短的几分钟时间内完成配置操作，存储在S7-200 PLC 的V 区内；同时，STEP 7-Micro/Win 还提供了一个界面非常友好，专门用于调试、监控运动控制过程的调试界面（ EM 253 控制面板）。

3.3 PLC位控程序设计

该程序采用了绝对位置运行方案，先对程序中用到的重要指令进行说明如图：

“POSx_CTRL”指令存在于主程序中，僅使用一次，自动装载模板已经配置的运动控制参数和轨迹，使能、初始化定位模板 EM 253；

“POSx_DIS”命令，使定位模板EM 253 在 DIS 输出端子上高电平输出。用户可以借助定位模板EM 253 的 DIS 输出端子，“使能”和“非使能”操作电机驱动器。

POSx_RSEEK”命令，可以使电机按照预先定义好的寻找参考点的模式，移动机械设备到指定的位置，停止运动，分配机械坐标位置值（RF_OFFSET ）给控制系统，并且在输出点 CLR 输出一个50 毫秒的脉冲信号。默认的机械坐标参考点位置值（RF_OFFSET ）是0，用户可以通过“位置控制向导 ”配置工具，或者通过定位模板 EM 253 控制调试界面，或者通过命令“POSx_LDOFF”改变数值大小。

“POSx_RUN ”命令，可以使电机按照预先定义好的运动轨迹包络，移动到指定的机械位置。

3.4 位控模块的接线图（如图）

4.结束语

在本系统中采用了西门子系列的PLC，利用其强大的自动化功能，实现了机械设备自动处理产品的实际问题。由于篇幅所限，涉及到系统其他部分的控制在本文中不在阐述，只针对机械手的部分进行了简要说明。endprint