基于PCC智能控制在中性筆自動裝配機中的應用

張德榮

ZHANG De-rong

（南京鐵道職業技術學院 蘇州校區，蘇州 215137）

0 引言

中性筆（中性墨水圓珠筆的簡稱）也稱“中性顏料中粘度圓珠筆”，是九十年代由日本率先開始投放市場的。所謂中性筆的“中性”之意是指它的墨水粘度介于油性圓珠筆油墨的粘度與水性圓珠筆墨水粘度之間，因此具有書寫潤滑流暢、墨跡收斂堅牢的特點，成為當下國際上流行的一種新型書寫工具。

中性筆自動裝配機是中性筆生產及裝配的專業制造流水線，具有裝配動作復雜有序、運動精度要求高、人機界面清晰、操作簡單、維護方便等特點。

PCC（Programmable Computer Controller，可編程計算機控制器）是奧地利貝加萊（B&R）公司早在1994年推出的新一代硬件平臺，自1996年進入中國市場以來，在塑窗機械、包裝機械、印刷機械、注塑機、擠出機、鋁塑復合管生產線諸多行業逐漸被廣泛采用，尤其在文具加工及裝配機械中也得到了廣泛應用。

1 中性筆自動裝配機工作過程

中性筆自動裝配機工作過程如圖1所示。

在中性筆自動裝配過程中，整條流水線傳送帶由絕對值旋轉編碼器控制的伺服電機拖動，筆桿和筆芯料件由單相電容運行式電機配合偏心輪產生晃動后再由氣缸推動分別進行下料，而其他諸如筆帽等料件都由振動盤（自動排料器）配合氣缸下料。

圖1 中性筆自動裝配機工作過程圖

2 PCC控制系統的硬件設計

圖2 絕對值旋轉編碼器與PCC的連接圖

PCC高度融合了PLC豐富靈活的I/O擴展結構和PC機強大的運算、存儲管理功能特點，尤其集成了真正意義上的實時多任務操作系統（RTOS）架構。在本工程實例中，分別編制出控制程序模塊，這些模塊相互獨立運行，但數據保持一定的相互關聯。這些模塊在經過獨立編譯和調試后，可一同下載至PCC和CPU中，在多任務操作系統的調度管理下，并行運行（周期可由用戶設定），共同實現項目的控制要求。

PCC控制系統由以下三部分組成：

1）PCC選擇

PCC采用了B&R PP2003，在本系統中，CPU的型號是CP774，并擴展了16點輸入的D1439、8點繼電器輸出的DO720、8點晶體管輸出的DO435、計數模塊DI/13.5和顯示屏幕PROVIT2000。

2）外圍設備

在外圍設備方面，采用RS232通信或RS485通信方式，與上位機連接，外圍輸入設備有電感式接近傳感器、磁開關、壓力開關、安全開關等，外圍輸出設備有接觸器、電磁閥、指示燈等。

檢測流水線傳送帶主軸旋轉角度位置的絕對值旋轉編碼器與PCC連接圖如圖2所示。

3）HMI（人機界面）

采用B &R智能化面板Power Panel，HMI與PCC以串口連接，可以利用HMI改變或設定PCC的數據，直接控制設備的運轉。HMI以多種不同的方式顯示PCC內部數據，其顯示的結果會隨時隨著PCC內部實際數據的變化而改變。依需要編輯各種畫面，用以顯示設備狀態、操作指示、參數設定、動作流程、統計數據、警報訊息、簡易報表等。 當報警發生時，報警條件成立，HMI會立即顯示相關的信息或簡易報表等重要記錄。

3 PCC控制系統的軟件設計

根據裝配工作過程，控制程序通過檢測設備的工作狀態，依照工作時序，進行邏輯運算，輸出控制指令，完成電機運行、各執行元件的控制。

PCC控制系統的軟件采用模塊程序結構，根據各任務模塊的級別設立原則及各任務循環時間的確定原則對本系統進行設計與配置，考慮到各模塊的實際執行情況，除操作界面模塊和系統初始化模塊外，各任務級別的選擇和各任務的循環時間如表1所示。具體每一模塊的控制程序根據控制信號流程、控制要求和實現方法采用PLC2000高級語言或梯形圖來編制。

表1 任務級別的選擇和循環時間配置分配表

4 結束語

中性筆自動裝配機的工作過程對控制系統的響應速度提出了較高的要求，采用具有實時多任務處理能力的PCC對系統進行控制，并合理設定任務模塊級別，在裝配機的位置精度、生產效率、加工柔性等方面有了大幅度的提高，同時，對其它文具機械具有一定的借鑒意義和應用價值。

[1] 劉寶珠.淺談中性筆用墨水的研究與發展[J].中國制筆,2003,3：43-46.

[2] 齊蓉.可編程計算機控制器原理及應用[M].西安：西北工業大學出版社,2002.

[3] 張德榮,陶亦亦.PCC及其在注塑機中的應用[J].蘇州職業大學學報,2003,3(14)：44-46.