Omron PLC在陶瓷印花機(jī)改造中的應(yīng)用

一、 引言：陶瓷業(yè)印花機(jī)的主要作用是將半成品瓷磚磚坯經(jīng)過(guò)施釉后，在磚坯上印上各式各樣的圖案，以利于磚坯的進(jìn)一步處理。印花工序的高效和穩(wěn)定直接影響著生產(chǎn)進(jìn)度和效益。目前，國(guó)內(nèi)的印花機(jī)大多是由單片機(jī)控制，配合變頻器調(diào)速完成全部工作。本改造方案中的印花機(jī)使用多年后故障明顯增多，由于單片機(jī)抗干饒能力弱，對(duì)技術(shù)員的要求高，故決定對(duì)其進(jìn)行改造。 二、 解決方案 可編和序控制器（PLC）近年來(lái)發(fā)展極為迅速，應(yīng)用面極廣，它具有功能齊全、便用方便、便于維修、可靠性高、抗干饒能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文正是基于以上背景，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，去掉單片機(jī)控制板，新增omron CPM2A可編程序控制器和omron nt5z人機(jī)界面各一臺(tái)，利用PLC控制，完成印花機(jī)刮刀動(dòng)作、網(wǎng)板的升降、磚坯的進(jìn)、出和幾個(gè)氣閥的控制任務(wù)。人機(jī)界面的作用是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、顯示和修改參數(shù)，發(fā)送控制命令以及對(duì)報(bào)警的顯示處理等。 本方案采用omron cpm2a PLC,輸出形式為晶體管型，配合外部人機(jī)界面和變頻器，搭建控制糸統(tǒng)，具有可靠性高、使用和操作方便、外圍設(shè)備少、抗干饒能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 三、 控制要求及性能 1、手動(dòng)操作：能在手動(dòng)狀態(tài)令步進(jìn)電機(jī)進(jìn)磚、網(wǎng)板升降、印花刮刀進(jìn)退等動(dòng)作，以利于檢查機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否正常工作；當(dāng)需要手動(dòng)擦拭網(wǎng)板時(shí)，只要在人機(jī)界面上按下相關(guān)按鈕就可實(shí)現(xiàn)。 2、自動(dòng)狀態(tài)：設(shè)備在正常狀態(tài)，處于初始位置，當(dāng)檢測(cè)到磚到位信號(hào)后，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)磚，把磚坯輸送到印花工位；同時(shí)令刮刀電機(jī)動(dòng)作，把釉料均勻分布在網(wǎng)板上。進(jìn)磚完畢及刮刀動(dòng)作到印花工位，網(wǎng)板下降、刮刀電機(jī)勻速后退，完成印花的一個(gè)循環(huán)。 3、變頻器：在印花過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整變頻器速度以獲得最佳印花效果。 4、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)：為了減少磚坯運(yùn)行過(guò)程中的誤差，使用了PLC的脈沖加減速功能，使磚坯實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)定位，準(zhǔn)確停留在印花工位。 5、人機(jī)界面：應(yīng)能在人機(jī)界面上顯示各相關(guān)參數(shù)，可以修改磚坯設(shè)定尺寸、步進(jìn)電機(jī)加減速曲線、刮刀電機(jī)加減速曲線以及啟動(dòng)和停止印花機(jī)。當(dāng)刮刀電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、印花機(jī)運(yùn)行中異常，均能在人機(jī)界面上顯示出來(lái)，方便維修人員快速查找故障。 四、 糸統(tǒng)組成 （一）糸統(tǒng)組成圖如下： （二）糸統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、流程圖 2、I/O點(diǎn)分配 輸入點(diǎn)： 000：高速計(jì)數(shù)輸入 001：空 002：空 003：網(wǎng)板下位接近開(kāi)關(guān) 004：刮刀后位接近開(kāi)關(guān) 005：磚坯到位檢測(cè)光電開(kāi)關(guān) 006：變頻器報(bào)警輸入 007：外部電源正常信號(hào)輸入 輸出點(diǎn)： 1000：高速脈沖輸出 1001：空 1002：步進(jìn)電機(jī)FWD方向 1003：刮刀前進(jìn) 1004：刮刀后退 1005：刮刀減速 1006：刮刀氣閥 1007：網(wǎng)板升降氣閥 1100：擦拭網(wǎng)板長(zhǎng)升降氣閥 3、應(yīng)用程序 1）高速計(jì)數(shù)器：本糸統(tǒng)中，編碼器采用增量型，每轉(zhuǎn)發(fā)出100個(gè)脈沖。在PLC的糸統(tǒng)設(shè)置中，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器工作模式為：遞增，軟件復(fù)位。采用計(jì)數(shù)-查看中斷方式實(shí)現(xiàn)位置判斷。在對(duì)高速計(jì)數(shù)器的初使化過(guò)程中，應(yīng)手動(dòng)令刮刀電機(jī)運(yùn)行一個(gè)行程，取得刮刀運(yùn)行一周需要的總脈沖數(shù)，并把總脈沖數(shù)存在HR5、HR6通道中，為以后的刮刀運(yùn)行加、減速位置叛斷提供依據(jù)（如下圖）。圖中HR200為手動(dòng)運(yùn)行使能觸點(diǎn)，僅在花機(jī)第一次運(yùn)行中動(dòng)作。 2）高速脈沖輸出：設(shè)置脈沖0的當(dāng)前坐標(biāo)糸統(tǒng)為相對(duì)坐標(biāo)糸統(tǒng)。有本方案中，使用帶有梯形加、減速曲線的脈沖輸出方式，使磚坯準(zhǔn)確到達(dá)指定印花工位。在初使化程序中，設(shè)置好輸出脈沖總數(shù)、脈部的啟動(dòng)頻率和加減速變化率。（如下圖） 3）人機(jī)界面：設(shè)置NT5Z通訊方式為：RS232C，通訊格式為：9600，E，7，2。設(shè)置人機(jī)界面的站號(hào)為0。以上設(shè)置必須與PLC的設(shè)置相對(duì)應(yīng)。人機(jī)界面設(shè)計(jì)有三個(gè)畫(huà)面，一個(gè)是自動(dòng)運(yùn)行畫(huà)面，第二是參數(shù)修改畫(huà)面，第三個(gè)是報(bào)警顯示畫(huà)面。 自動(dòng)屏：該屏可以啟動(dòng)印花機(jī)，可以切換到手動(dòng)屏和參數(shù)屏。還能監(jiān)控輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)。在該屏底部設(shè)置有一個(gè)走馬燈，當(dāng)印花機(jī)出現(xiàn)故障后，故障信息會(huì)從右至左顯示出來(lái)。（如下圖） 手動(dòng)屏：在該屏，可以手動(dòng)運(yùn)行各氣閥和步進(jìn)電機(jī)，調(diào)整各機(jī)械機(jī)構(gòu)性性能。（如下圖） 參數(shù)屏：在該屏，可以設(shè)置各參數(shù)，方便操作人員調(diào)整印花工藝。通過(guò)設(shè)置磚尺寸獲得步進(jìn)電機(jī)的總行程，通過(guò)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)初速度、終速度、加速度，可以獲得完美的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線；通過(guò)設(shè)置第一、二、三、四角度點(diǎn)，可以獲得刮刀的運(yùn)動(dòng)曲線，使刮刀平穩(wěn)的運(yùn)行（如下圖）。 五、結(jié)束語(yǔ) 本方案提出了使用PLC、人機(jī)界面、步進(jìn)電機(jī)對(duì)印花機(jī)的改造方案。用PLC搭建的控制糸統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)印花機(jī)的自動(dòng)化控制，提高了糸統(tǒng)可靠性和抗干饒能力，而且降低了設(shè)備的維修費(fèi)用，打破了制造廠家的技術(shù)壟斷，降低了對(duì)技術(shù)人員的要求。因此，該糸統(tǒng)具有一定的推廣價(jià)值。本糸統(tǒng)只是對(duì)PLC、人機(jī)界面、步進(jìn)電機(jī)搭建糸統(tǒng)的初步探討，在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，還可以使用伺服電機(jī)作為皮帶的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)良的定位效果。此外，還可以增加DA模塊，取代變頻器的多段速功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)刮刀電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。 參考資料 《CPM1A-2A-2AH-2C編程手冊(cè)》 《三菱FR-E540變頻器用戶手冊(cè)》 《可編程序控制器應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例》人民郵電出版社 高欽和主編 作者單位：廣東省唯美陶瓷有限公司 地址：廣東省東莞市高步鎮(zhèn)塘廈村 523281 Email:newchp@126.com