基于PLC的自動貼標機控制系統(tǒng)的研制-

1、基于PL C 的自動貼標機控制系統(tǒng)的研制畢娟1楊存祥2馬慶華2李學橋211遼寧丹東職業(yè)技術(shù)學院,遼寧丹東118003;21鄭州輕工業(yè)學院河南鄭州450002摘要:以火腿腸自動貼標簽機控制系統(tǒng)的設(shè)計為例討論了其中涉及的關(guān)鍵問題,同時介紹了該系統(tǒng)的主要功能,傳感器、執(zhí)行機構(gòu)的選用方法及軟硬件設(shè)計,使用情況表明,該系統(tǒng)運行平穩(wěn),適應(yīng)性好,比人工提高效率約20倍。關(guān)鍵詞:貼標簽機;同步系統(tǒng);自動控制中圖分類號:TP273文獻標識碼:A 文章編號: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自動貼標機電控系統(tǒng)硬件框圖1引言近年來,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。其商標設(shè)計更是五光十色精彩紛呈。而貼商標標簽大多是人工操作,耗費大量人力,而且人工操作貼標簽容易造成二次污染,占用較大的場地。近幾年筆者與雙匯集團等食品生產(chǎn)集團公司合作研制了多排火腿腸自動貼標簽機。該機器在機械上采用了紅外傳感器、同步控制機構(gòu)和可編程控制器,使得該機器性能優(yōu)良、效率高(500根/min ,能節(jié)省大量人力和場地。2系統(tǒng)的主要功能火腿腸自動貼標機主要有如下功能:(1可自動貼標簽,速度可達200根/min 500根/min ;(2有多種檢測功能:標簽到位檢測,火腿腸到位檢測,火腿腸缺位檢測和火腿腸料下限檢測;(3對裝箱數(shù)量能預(yù)先設(shè)置(三位十進制數(shù);(4對已貼標簽的火腿腸具有累計計

5、數(shù)和顯示功能;(5具有實時報警功能:火腿腸缺位報警,火腿腸料位下限報警,裝箱滿預(yù)報警和箱滿報警;(6可進行手動、自動兩種工作方式的選擇操作。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計本系統(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、抗干擾能力強等特點,開關(guān)量24路輸入,16路輸出。根據(jù)多排自動貼標機的工序動作及控制要求,筆者設(shè)計了如圖1所示的貼標機電控系統(tǒng)硬件框圖。貼標機中的開關(guān)量狀態(tài)檢測點直接輸入PLC 的開關(guān)量輸入端,火腿腸計數(shù)脈沖信號輸入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。為了實時顯示火腿腸裝箱根數(shù),PLC

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

7、時,既要滿足與板鏈最高速度500根/min 保持一致,還要防止因負載大于步進電機高速啟動對應(yīng)的矩頻特性曲線輸出的轉(zhuǎn)矩而造成的失步現(xiàn)象。通過筆者對這套同步系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,選用130型三相六拍步進電機及控制電源,使步進電機工作在滿足需要的矩頻點上。為了保證自動貼標機的正常工作,筆者設(shè)計了多種故障狀態(tài)檢測。當5排火腿腸缺根時,通過反射式微光電傳感器組成的陣列,把檢測信號輸入到P LC 的一個輸入端;當料箱運行到下限時,通過對射式光電傳感器,把信號輸入到P LC 的另外輸入端;P LC 只要檢測到任一故障信號立即發(fā)出聲光報警并停機。4自動貼標簽機控制系統(tǒng)程序設(shè)計該自動貼標機可以分為手動、自

8、動兩種控制方式,系統(tǒng)程序控制框圖如圖2所示。(1手動控制方式在自動貼標簽機自動運行前必須先進行料箱、缺位、計數(shù)、標簽到位等工序檢查,不合適的要經(jīng)過單步調(diào)整。在檢修階段也需要用手動方式,直接用各手動按鈕控制貼標簽機的對應(yīng)分步動作。(2自動控制程序設(shè)計當按下操作面板的自動按鈕后,PLC 將控制(下轉(zhuǎn)第93頁直徑端點。(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,我們將直徑端點坐標值存入DA TA.TEX 文件中,再編制一個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繪制出直管段部分的中心線。2確定彎管段中心線的拐點彎管段中心線的拐點是相鄰兩段直管段中心線的交點,但是由于是空間線段,所以不能通過捕捉交點方法獲得。因此將中心線延長,用Trim命令進行剪切,再用點坐標查詢命令I(lǐng)D,并用end方式捕捉端點,就獲得了交點坐標值。3結(jié)束語CAD使用人員常常關(guān)心對象或模型的生成方法和技巧,而忽略了CAD軟件的分析功能。通過這個過程,我們體會到在設(shè)計中善于應(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)計效率和準確性,達到事倍功半的作用。在Pro/E中Analysis->Measure功能還有Curve Lengh用來測量線段的長度;Angel可以測量兩個對象的夾角;Area用來計算曲面或?qū)嶓w的表面面積;Diameter測量曲面或?qū)嶓w表面上任意點的直徑等等,另外Pro/EN GIN EER的測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列表顯示選定對象的數(shù)據(jù)庫信息、Dist測量兩個點之間的距離和

12、角度、Area計算對象或定義區(qū)域的面積和周長等等。參考文獻1張沛欣,斐建昌,黃圣杰1Pro/EN GIN EER2000i進階教程1北京:清華大學出版社,2001收稿日期:2003-05-29作者簡介:郭津津(1968-,女,天津理工學院副教授,碩士。(編輯江復(fù) 圖2自動貼標機PLC系統(tǒng)程序框圖(上接第91頁貼標簽機的各個部分自動完成火腿腸貼標簽的全部工序動作。多排火腿腸自動貼標簽機的PLC程序有下列主要模塊組成:裝箱計數(shù)輸入設(shè)定與顯示程序模塊;貼標簽運行狀態(tài)檢測模塊(在這個模塊中完成料下限、缺位、標簽及火腿腸到位、火腿腸計數(shù)等狀態(tài)檢測;步進電機與輸送板鏈同步控制模塊;輸出控制與報警程序模塊(

13、在這個模塊中設(shè)計了判斷傳感器發(fā)出的信號是否正確以及漏發(fā)信號的處理程序,提高了抗干擾能力和整機運作的可靠性。(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、電源電壓中的高次諧波、地線中的雜散電流、空中強電場通過分布電容的耦合、接觸器頻繁分合時的操作過電壓都會影響測控系統(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:對數(shù)字量輸入點選擇輸入濾波器,延遲10ms讀取輸入信號值,有助于濾除輸入噪聲。由于工業(yè)環(huán)境惡劣,干擾信號較多,常常會使傳送的信號有誤。為提高系統(tǒng)運行的可靠性,使PLC在信號出錯情況下能及時發(fā)現(xiàn)錯誤,并能排除錯誤的影響繼續(xù)工作,在程序編制中可采用軟件容錯技術(shù)。5結(jié)束語本文介紹的多排自動貼標簽機及控制系統(tǒng)具有功能強、運行平穩(wěn)、貼標速度快、控制精度高等優(yōu)點,貼出的標簽端正、整齊,對各種壓敏標簽適應(yīng)