盖章机自动控制系统设计探讨
2018-01-30俞群爱
俞群爱
摘 要:我们的生活中经常需要使用印章,且印章在单位使用频繁,花费在盖章上的时间很多。为节省人力成本,提高工作效率,在充分利用网络资料的情况下,本设计探讨下面几个任务模块:PLC 程序的设计与编写;步进电机及其驱动器的选型与配合;机械系统的设计。以上设计通过三个Series Model 42H4812步进电机,由PLC西门子S7-200 控制来实施文件的盖章与移动,以达到提高工作效率、降低劳动强度、促进节约人力成本的目的。
关键词:盖章机;自动控制系统 Series Model 42H4812;西门子S7-200
传统的盖章方式比较低效,盖章业务量大时,急需一种高效的设备来实现盖章自动化,自动控制的盖章机一改传统盖章方式的低效,让盖章变得方便快捷,极大地节省了盖章工作的人力成本。本设计由PLC控制系统通过控制步进电机的运转,来实现移动盖章的功能,就是为了提高盖章的工作效率。
1 现有自动盖章机存在的问题
1.1 因为纸张的厚度影响盖章进程
如银行系统、办证中心这些单位,盖章的工作量非常大,盖章纸张都是厚厚一叠,而传统的自动盖章机,其纸张移动一般采用摩擦力推动方式,这就会导致因盖章纸张厚度太大而出现倒塌的情况发生,影响正常盖章的进行。本设计完全解决这个问题,它基于PLC控制系统,纸张移动采用吸盘的方式来控制,不需要顾虑由于纸张的厚度问题影响盖章进程。当一张文件盖章完成,纸张就会被吸盘吸起来,与后面需要盖章的文件完全分开,因此就不需要考虑后面的盖章文件被影响。
1.2 因为固定的盖章位置影响盖章的适用范围
传统的自动盖章机大多盖章位置固定,使用不够灵活,因此开发一套能根据文件需要改变盖章位置的设备大有应用价值。通过设置盖章位置坐标的方法, 应用X 轴电机来确定X 轴坐标,X 轴步进电机具有很高的精度,完全能满足设计的使用要求。设定步进电机脉冲参数(脉冲参数包括周期时间,脉冲数等),通过脉冲数来确定坐标,脉冲参数上限是3400 次左右,对应坐标1500,由此根据脉冲数和坐标的比例来设定坐标参数。Y 轴坐标参数设定与X 轴一致, Y 轴的脉冲数上限也是3400,但对应坐标数上限只有130 左右,比例较大,需要酌情设定。
2 自动盖章机的机械系统设计结构
1.X轴步进电机:带动印章在X轴上往复运动
2.Y轴步进电机:带动印章在Y轴上往复运动
3.Z轴步进电机:带动印章在Z轴上上下运动
4.印章:作用是盖章
5.丝杆升降吸盘;带动文件运动
6.结构支架:支出整个装置
7.文件摆放装置:放置需要盖章的文件
如上图,机械设计有几个主要部件,分别为:控制印章在空间内移动的X、Y、Z步进电机,用来盖章的印章,支撑整个机构的支架,放置需要蓋章文件的平台。两个双向箭头代表印章可移动的方向,分别是左右和上下,还有前后。丝杆升降吸盘的原理是通过螺旋丝杆带动吸盘上下运动,当气源开启时,气体通过一些列的设备到达二位三通电磁阀,电磁阀由于PLC的作用给电会进行导通,气体也随之导通,经过二位三通电磁阀后,气体进入真空发生器,通过真空发生器的作用造成真空区,让吸盘对外产生吸力,通过吸力对文件进行控制方向移动。
3 步进电机及其驱动器的选型与配合
控制用电动机可划分步进电动机和伺服电动机,选用Series Model ST42H4812步进电机,此步进电机是四相八拍步进电机,其工作原理是每当脉冲发生器输入一个脉冲式,相对应步进电动机就会转动一个步距角,步距角是根据步进电动机型号确定的。步进电动机的优点:第一,步进电动机的运动不容易受到外界因素干扰(如电压的波动,电流大小与波形的变化,还有就是温度等)。第二,步进电动机的步距角虽会有一定的误差,因为每次运转都可能出现“失步”现象,但每次重新开始会都会归零,不会影响下一次运转。第三,步进电动机的控制性能非常好,适用于很多场合。
4 PLC程序的设计与编写
PLC全称是Programmable Logic Controller,中文名叫可编程控制器,它以微处理器为基础,成本低廉,适用性广,灵活性高,是一种工业控制装置。西门子s7-200作为中央微处理器,不管独立的还是网络的各种自动化的系统中,它都适合。
PLC和机械结构相结合的所实现的功能是:一大堆文件需要盖章时,可以使人只用很简单的操作在短时间内完成盖章任务。通过PLC 控制三个电机的运转来间接控制印章的移动,在立体空间内,印章的移动可分为三个维度,分别是X,Y,Z,其中X是指印章在X轴上的运转,Y指印章在Y 轴上的运转,而Z则表示印章在Z轴上上下运动,三个步进电机之间步骤分明,互不干扰。控制步进电机的运转,由电压驱动和脉冲驱动同时进行,PLC有一套子程序可设置脉冲的发送,原理像PWM 波,控制波形的上下限,还有占空比,控制脉冲的数量以及参数。
PLC流程图如下:
1.按下触摸屏复位开关键,使所有触点和功能键复位。
2.通过触摸屏设置需要盖章点(X1,Y1)和盖章好后文件放置点(X,Y)。
3.按下启动键,然后电机X与电机Y先后到达(X,Y)点。
4.电机Z正转达到盖章点,然后吸盘启动同时实施盖章操作,在盖章点停留的时间为2秒。
5.电机Z带动文件反转至最高点。
6.电机Y带动文件到达最终点的上面,接着电机Z向下运动达到最终点关闭吸盘放下文件。
7.电机Y回到盖章点,如果还有文件就继续之前操作,否则回到最初起点。
5 结语
由PLC 程序通过步进电机的运转来实现印章的自动盖章功能,意义是为了减少人们在工作生活中对于印章操作繁琐的烦恼,提高效率,有更多的时间从事其他工作或者放松身心。
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