基于PLC控制的檢漏儀系統(tǒng)的設(shè)計

1、    基于plc控制的檢漏儀系統(tǒng)的設(shè)計    顧中杰【摘 要】基于plc控制的檢漏儀系統(tǒng)主要控制零件夾具的機械動作以及和檢漏儀、人機界面之間的交互。該系統(tǒng)使用三菱fx系列plc，gt系列人機界面，使用步進指令進行編程，根據(jù)控制要求完成plc程序的設(shè)計與調(diào)試。人機界面可視化氣缸動作，顯示了檢測結(jié)果，具有直觀性和可操作性?！娟P(guān)鍵詞】plc;步進指令;人機界面： tp273.5： a： 2095-2457（2019）13-0020-002doi：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.13.009design of leak detec

2、tor system based on plc controlgu zhong-jie（shuiguang precision parts manufacturingshanghaico.，ltd.，shanghai 201906，china）【abstract】the equipment control the mechanical movement of the part fixture by plc control.the system is programmed using stepping instructions.the human-machine interface is int

3、uitive and maneuverable.【key words】plc; step instruction; man-machine interface許多汽車上的精密零部件需要進行氣密性檢測，經(jīng)檢測合格之后才能用于安裝?；趐lc控制的檢漏儀設(shè)備可以在此方面進行應(yīng)用，本文介紹該設(shè)備的設(shè)計。1 控制系統(tǒng)的設(shè)計方案本次設(shè)計包括了硬件和軟件兩個方面，硬件設(shè)計包括了相關(guān)電路圖的設(shè)計，軟件設(shè)計包括了plc的編程以及人機界面的編程，設(shè)計方案需要解決以下三個問題：（1）需要準(zhǔn)確地對氣缸動作進行捕捉，為此采用電磁式結(jié)構(gòu)的傳感器型接近開關(guān)，它工作時不需外加電源，利用電磁感應(yīng)的原理，將感應(yīng)到的氣缸運動轉(zhuǎn)換

4、成磁電式傳感器中的感應(yīng)電動勢輸出，是一種有源傳感器，精度也較高。（2）檢漏儀設(shè)備輸入與plc的輸出無法達到電氣要求上的統(tǒng)一，本設(shè)備使用的三菱plc為晶體管輸出，其輸出端為低電平輸出。而本設(shè)備使用的檢漏儀設(shè)備的輸入為高電平。為了達到電氣上的統(tǒng)一，必須將檢漏儀的低電平輸出轉(zhuǎn)化為高電平?；诒竟镜乃袟l件，以及其他方面的考慮，我使用了在控制電路中加裝了一套中間繼電器控制電路的方法，使得該目的得以達成，相關(guān)電路如圖所示。（3）人機界面與plc的交互，本機使用的plc和人機界面皆是三菱公司生產(chǎn)的，可以直接連接。在人機界面上的可視化顯示，利用autocad這一軟件，畫一幅簡易的零部件效果圖以及氣缸的簡

5、圖，利用autocad中的3d建模功能，使得整個圖有了立體感，更加地直觀，將該圖插入在人機界面上，作為整個動態(tài)的底圖。繼續(xù)畫出氣缸的活塞簡圖，在人機界面上設(shè)置多處限位，利用人機界面中的讀取軟元件on和off兩種狀態(tài)下的不同顯示，將定義為了運動零部件的活塞簡圖顯示在屏幕上的不同位置，使得其能夠看上去像是在運動一般。2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計plc控制的檢漏儀設(shè)備的主電路部分包括斷路器、主接觸器、開關(guān)電源、三菱fx3n-30mtplc、gt1155觸摸屏、福田fl-296檢漏儀組成。除了主電路以及plc外圍電路之外，主要電路還有福田fl-296與plc的連接圖，福田fl-296共有38個端口，其中有四

6、個端口連接至plc的x端口，兩個端口連接至中間繼電器上，各個公共端口連接至開關(guān)電源的0v電源，其他端口掛空。3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)的核心是plc編程，本次編程利用plc的步進指令進行編程，步進指令主要用于編制復(fù)雜的且具有順控的程序，它類似于順序功能圖sfc語言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它比梯形圖更為直觀，也使得編程更為地簡便。3.1 繪制流程圖流程圖是一種圖形，用來描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能及特性的，其主要組成有步、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移條件、線段和命令，根據(jù)控制要求本系統(tǒng)的流程圖見圖。3.2 繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖由流程圖轉(zhuǎn)換畫出相對應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也是流程圖的一種，它是用狀態(tài)繼電器描述的，狀態(tài)元件是構(gòu)成

7、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本要素，是plc的內(nèi)部軟元件之一。流程圖中的每一個工序都可用一個狀態(tài)元件來表示，工序中的每一個命令都對應(yīng)一個輸出，每一個轉(zhuǎn)移條件都對應(yīng)一個輸入，將其一一對應(yīng)之后就是所需的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖了。3.3 plc軟件編程本系統(tǒng)使用的編程軟件為gx works2，該軟件是專為三菱各系列plc進行編程的軟件，新建一個文件選擇好plc型號后，可直接選擇使用sfc語言進行編程。用sfc語言為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進行編程，比梯形圖更加地直觀、方便。編寫轉(zhuǎn)移條件時，最后的輸出應(yīng)為tran，該指令是sfc轉(zhuǎn)移開始的指令。3.4 與人機界面及檢漏儀的交互與人機界面的交互，人機界面共編寫了九個畫面，分別是主菜單、狀態(tài)顯示

8、、i/o監(jiān)視、異常畫面1、手動操作、設(shè)定按鈕、其他設(shè)定、使用說明、異常畫面2。其中主要與plc進行交互的是手動操作畫面，將人機界面上的各手動按鈕所讀取的軟元件信號設(shè)置成plc內(nèi)的中間繼電器m，在plc中編寫相對應(yīng)的功能，如手動氣缸1動作，就可以將該按鈕的讀取軟元件信號設(shè)置為m11，在plc中編寫一條指令，令m11為on時氣缸1動作，當(dāng)然該工作必須在手動狀態(tài)下進行，所以還要另外串一條手動旋鈕的輸入信號，其他手動按鈕也按此法編寫。與檢漏儀的交互主要是在外圍的電路之上，檢漏儀的輸出接plc的輸入，檢漏儀的輸入接plc的輸出，檢漏儀得到相對應(yīng)的輸入之后檢漏儀內(nèi)部會有相應(yīng)的程序進行動作，這些程序在儀器出

9、場之時已經(jīng)編寫完成無需另外編寫，只需要修改參數(shù)即可。4 系統(tǒng)調(diào)試gx works2本身就有模擬功能，無需再額外添加另外的程序進行模擬。點擊模擬開始，便可以開始進行。由于沒有相對應(yīng)的電氣信號，在監(jiān)控模式之下點擊相對應(yīng)的輸入，右擊找到調(diào)試，當(dāng)前值更改，更改信號的當(dāng)前值，可以更改成on，off兩種信號，根據(jù)當(dāng)前點擊狀態(tài)，觀察軟件運行正常與否，是否有問題。人機界面的編程軟件gt ddesigner3也可以與gx works2進行模擬連接，打開編寫好的人機界面文件，在模擬器設(shè)置中的連接方法選擇gx simulator2，點擊模擬器啟動，便可與gx works2的模擬器相連接。點擊人機界面上手動畫面上的各

10、個按鈕，觀察plc程序中相對應(yīng)的點導(dǎo)通與否，同時觀察相對應(yīng)的動作正確與否。在模擬后確認(rèn)程序無誤之后，將整個系統(tǒng)進行電氣安裝，將plc程序、人機界面程序?qū)懭霗C器中，再進行最后的整機測試，觀察氣缸的機械動作，檢漏儀的動作是否正常無誤，是否還要增加之前沒有考慮到的互鎖，自鎖等條件，再對程序最后進行小范圍的修改，確認(rèn)無誤之后整個機器便算徹底完工了。5 結(jié)束語此設(shè)計分為硬件和軟件兩個部分，硬件上利用了三菱fx3n-30mtplc作為控制，采用電磁式結(jié)構(gòu)的傳感器進行氣缸動作的檢測與轉(zhuǎn)換，將產(chǎn)生的信號送入plc輸入端;通過該信號的讀取來判斷氣缸所處的位置從而對氣缸進行動作控制，當(dāng)三個氣缸都達到壓緊位置后檢漏儀動作進行充氣，然后檢測漏氣量，當(dāng)漏氣量符合規(guī)定后，氣缸依次退回原位，人機界面之上進行計數(shù)顯示。軟件采用gx works2軟件建立sfc工程項目編寫sfc，采用gt ddesigner3軟件編寫人機界面程序。plc編程中采用了步進指令進行編程，比梯形圖更為直觀，更為地簡便，具有較好的可移植性，當(dāng)其他產(chǎn)品需要相同的檢漏儀設(shè)備時，即便氣缸動作有所更改，只要小范圍地更改氣缸動作便可以使用，該設(shè)備現(xiàn)已投入使用?！緟⒖嘉墨I】1三菱fx3n系列微型