基于PLC的自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)的研制-

1、基于PL C 的自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)的研制畢娟1楊存祥2馬慶華2李學(xué)橋211遼寧丹東職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧丹東118003;21鄭州輕工業(yè)學(xué)院河南鄭州450002摘要:以火腿腸自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例討論了其中涉及的關(guān)鍵問題,同時(shí)介紹了該系統(tǒng)的主要功能,傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用方法及軟硬件設(shè)計(jì),使用情況表明,該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),適應(yīng)性好,比人工提高效率約20倍。關(guān)鍵詞:貼標(biāo)簽機(jī);同步系統(tǒng);自動(dòng)控制中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-2265(200401-0091-02The development of automatic labeling -machine PLC syst

2、emB I J uan YAN G Cunxiang MA Qinghua L I XueqiaoAbstract :Here we discussed the crucial problem involved in the design of the sausage automatic labeling -machine PLC system ,introduced the important functions of the system and the selection of sensors and executive com ponents ,and explained how to

3、 de 2sign software and hardware.The result of a pplication showed that the PLC system could work steadily with excellent adaptability ,and its efficiency was 20times that of manual work.K ey w ords :labeling machine ;synchronous system ;automatic control圖1自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)電控系統(tǒng)硬件框圖1引言近年來(lái),隨著生活節(jié)奏的加快,各種快餐食品琳瑯滿目,應(yīng)有盡

4、有。其商標(biāo)設(shè)計(jì)更是五光十色精彩紛呈。而貼商標(biāo)標(biāo)簽大多是人工操作,耗費(fèi)大量人力,而且人工操作貼標(biāo)簽容易造成二次污染,占用較大的場(chǎng)地。近幾年筆者與雙匯集團(tuán)等食品生產(chǎn)集團(tuán)公司合作研制了多排火腿腸自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)。該機(jī)器在機(jī)械上采用了紅外傳感器、同步控制機(jī)構(gòu)和可編程控制器,使得該機(jī)器性能優(yōu)良、效率高(500根/min ,能節(jié)省大量人力和場(chǎng)地。2系統(tǒng)的主要功能火腿腸自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)主要有如下功能:(1可自動(dòng)貼標(biāo)簽,速度可達(dá)200根/min 500根/min ;(2有多種檢測(cè)功能:標(biāo)簽到位檢測(cè),火腿腸到位檢測(cè),火腿腸缺位檢測(cè)和火腿腸料下限檢測(cè);(3對(duì)裝箱數(shù)量能預(yù)先設(shè)置(三位十進(jìn)制數(shù);(4對(duì)已貼標(biāo)簽的火腿腸具有累計(jì)計(jì)

5、數(shù)和顯示功能;(5具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能:火腿腸缺位報(bào)警,火腿腸料位下限報(bào)警,裝箱滿預(yù)報(bào)警和箱滿報(bào)警;(6可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作方式的選擇操作。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用SIEMENS 公司的S7-200系列可編程控制器(PLC ,該可編程控制器具有體積小、高速、模塊化、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),開關(guān)量24路輸入,16路輸出。根據(jù)多排自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)的工序動(dòng)作及控制要求,筆者設(shè)計(jì)了如圖1所示的貼標(biāo)機(jī)電控系統(tǒng)硬件框圖。貼標(biāo)機(jī)中的開關(guān)量狀態(tài)檢測(cè)點(diǎn)直接輸入PLC 的開關(guān)量輸入端,火腿腸計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)輸入PLC 的高速脈沖輸入端,火腿腸裝箱根數(shù)設(shè)定由三位BCD 碼撥盤輸入。為了實(shí)時(shí)顯示火腿腸裝箱根數(shù),PLC

6、將火腿腸BCD 碼計(jì)數(shù)值輸出到筆者研制的顯示板上,在運(yùn)行過(guò)程中工作人員可以很方便地了解火腿腸裝箱根數(shù)。在自動(dòng)貼標(biāo)過(guò)程中,控制系統(tǒng)中的技術(shù)關(guān)鍵之一是解決標(biāo)簽紙帶與在輸送板鏈上的火腿腸同步問題。輸送板鏈的動(dòng)力由調(diào)速電機(jī)提供,速度可在100根/min 至500根/min 之間調(diào)節(jié)。標(biāo)簽紙帶的動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)提供,當(dāng)板鏈速度變化時(shí),要求步進(jìn)電機(jī)速度能與其保持同步變化。為此,筆者設(shè)計(jì)了一套保證標(biāo)簽與火腿腸運(yùn)行速度一致的同步系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)方法是用光電速度傳感器檢測(cè)輸送板鏈速度,將速度傳感器的脈沖信號(hào)經(jīng)PLC 輸出端控制的與門74HC08輸出到步進(jìn)電機(jī)控制器的脈沖輸入端。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)以較快的頻率間隙牽引標(biāo)簽紙帶運(yùn)動(dòng)

7、時(shí),既要滿足與板鏈最高速度500根/min 保持一致,還要防止因負(fù)載大于步進(jìn)電機(jī)高速啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的矩頻特性曲線輸出的轉(zhuǎn)矩而造成的失步現(xiàn)象。通過(guò)筆者對(duì)這套同步系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選用130型三相六拍步進(jìn)電機(jī)及控制電源,使步進(jìn)電機(jī)工作在滿足需要的矩頻點(diǎn)上。為了保證自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)的正常工作,筆者設(shè)計(jì)了多種故障狀態(tài)檢測(cè)。當(dāng)5排火腿腸缺根時(shí),通過(guò)反射式微光電傳感器組成的陣列,把檢測(cè)信號(hào)輸入到P LC 的一個(gè)輸入端;當(dāng)料箱運(yùn)行到下限時(shí),通過(guò)對(duì)射式光電傳感器,把信號(hào)輸入到P LC 的另外輸入端;P LC 只要檢測(cè)到任一故障信號(hào)立即發(fā)出聲光報(bào)警并停機(jī)。4自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)該自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)可以分為手動(dòng)、自

8、動(dòng)兩種控制方式,系統(tǒng)程序控制框圖如圖2所示。(1手動(dòng)控制方式在自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)自動(dòng)運(yùn)行前必須先進(jìn)行料箱、缺位、計(jì)數(shù)、標(biāo)簽到位等工序檢查,不合適的要經(jīng)過(guò)單步調(diào)整。在檢修階段也需要用手動(dòng)方式,直接用各手動(dòng)按鈕控制貼標(biāo)簽機(jī)的對(duì)應(yīng)分步動(dòng)作。(2自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)當(dāng)按下操作面板的自動(dòng)按鈕后,PLC 將控制(下轉(zhuǎn)第93頁(yè)直徑端點(diǎn)。(3AutoCAD環(huán)境下繪制膠管中心線:中心線分兩步完成:1繪制直管段部分的中心線為了提高效率,我們將直徑端點(diǎn)坐標(biāo)值存入DA TA.TEX 文件中,再編制一個(gè)lisp小程序一次性繪制出直管段端面的直徑。(Defun c:cen(Setq f(OpenDA TA.txtr(setq c1

9、(While(<=c6(Setq sb(Read(Strcat(Read-line f(Setq x1(Nth0sby1(Nth1sbz1(Nth2sb(Setq sb(Read(Strcat(Read-line f(Setq x2(Nth0sby2(Nth1sbz2(Nth2sb(Setq sb(Read(Strcat(Read-line f(Setq x3(Nth0sby3(Nth1sbz3(Nth2sb(Setq sb(Read(Strcat(Read-line f(Setq x4(Nth0sby4(Nth1sbz4(Nth2sb(commandcolorc(commandline

10、(list x1y1z1(list x2y2z2(commandline(list x3y3z3(list x4y4z4(setq c(+c1然后在AutoCAD環(huán)境下交互式用line命令并捕捉每條直線的中點(diǎn)繪制出直管段部分的中心線。2確定彎管段中心線的拐點(diǎn)彎管段中心線的拐點(diǎn)是相鄰兩段直管段中心線的交點(diǎn),但是由于是空間線段,所以不能通過(guò)捕捉交點(diǎn)方法獲得。因此將中心線延長(zhǎng),用Trim命令進(jìn)行剪切,再用點(diǎn)坐標(biāo)查詢命令I(lǐng)D,并用end方式捕捉端點(diǎn),就獲得了交點(diǎn)坐標(biāo)值。3結(jié)束語(yǔ)CAD使用人員常常關(guān)心對(duì)象或模型的生成方法和技巧,而忽略了CAD軟件的分析功能。通過(guò)這個(gè)過(guò)程,我們體會(huì)到在設(shè)計(jì)中善于應(yīng)用二維和

11、三維CAD軟件的查詢和分析工具,可以提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性,達(dá)到事倍功半的作用。在Pro/E中Analysis->Measure功能還有Curve Lengh用來(lái)測(cè)量線段的長(zhǎng)度;Angel可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)對(duì)象的夾角;Area用來(lái)計(jì)算曲面或?qū)嶓w的表面面積;Diameter測(cè)量曲面或?qū)嶓w表面上任意點(diǎn)的直徑等等,另外Pro/EN GIN EER的測(cè)量和分析工具還提供了Model Analysis、Curve Analysis、Surface Analysis等分析工具,獲得模型的質(zhì)量、重心、體積等信息;在AutoCAD中查詢命令有:List列表顯示選定對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)信息、Dist測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的距離和

12、角度、Area計(jì)算對(duì)象或定義區(qū)域的面積和周長(zhǎng)等等。參考文獻(xiàn)1張沛欣,斐建昌,黃圣杰1Pro/EN GIN EER2000i進(jìn)階教程1北京:清華大學(xué)出版社,2001收稿日期:2003-05-29作者簡(jiǎn)介:郭津津(1968-,女,天津理工學(xué)院副教授,碩士。(編輯江復(fù) 圖2自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)PLC系統(tǒng)程序框圖(上接第91頁(yè)貼標(biāo)簽機(jī)的各個(gè)部分自動(dòng)完成火腿腸貼標(biāo)簽的全部工序動(dòng)作。多排火腿腸自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)的PLC程序有下列主要模塊組成:裝箱計(jì)數(shù)輸入設(shè)定與顯示程序模塊;貼標(biāo)簽運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)模塊(在這個(gè)模塊中完成料下限、缺位、標(biāo)簽及火腿腸到位、火腿腸計(jì)數(shù)等狀態(tài)檢測(cè);步進(jìn)電機(jī)與輸送板鏈同步控制模塊;輸出控制與報(bào)警程序模塊(

13、在這個(gè)模塊中設(shè)計(jì)了判斷傳感器發(fā)出的信號(hào)是否正確以及漏發(fā)信號(hào)的處理程序,提高了抗干擾能力和整機(jī)運(yùn)作的可靠性。(3軟件抗干擾措施PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的,通常不需要采取什么措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境條件惡劣,例如:控制系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)、電源電壓中的高次諧波、地線中的雜散電流、空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容的耦合、接觸器頻繁分合時(shí)的操作過(guò)電壓都會(huì)影響測(cè)控系統(tǒng)的正常工作。為提高系統(tǒng)的可靠性,除采用有效的硬件抗干擾措施外,在程序編寫中還采用了如下一些軟件抗干擾措施:對(duì)數(shù)字量輸入點(diǎn)選擇輸入濾波器,延遲10ms讀取輸入信號(hào)值,有助于濾除輸入噪聲。由于工業(yè)環(huán)境惡劣,干擾信號(hào)較多,常常會(huì)使傳送的信號(hào)有誤。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,使PLC在信號(hào)出錯(cuò)情況下能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,并能排除錯(cuò)誤的影響繼續(xù)工作,在程序編制中可采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。5結(jié)束語(yǔ)本文介紹的多排自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)及控制系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、運(yùn)行平穩(wěn)、貼標(biāo)速度快、控制精度高等優(yōu)點(diǎn),貼出的標(biāo)簽端正、整齊,對(duì)各種壓敏標(biāo)簽適應(yīng)