基于PLC和觸摸屏的原管排列系統設計

摘 要：文章介紹基于PLC和觸摸屏的原管排列系統設計原理和控制方法。系統主要以三菱FX-3U和GP-4601觸摸屏為核心。根據用戶要求，設計了PLC控制系統的 I/O 分配圖和控制流程圖。在實際實施過程中，該控制方法的控制效果很好。

關鍵詞：PLC；觸摸屏；控制流程圖

引言

隨著社會的不斷發展，企業之間的競爭日趨激烈。所以，努力提高生產效率成了整個企業的重中之重。某醫療公司在生產PVC真空采血管所必需的PVC原管時，采用人工方式對試管進行裝箱，花費的勞動成本高、生產效率較低，影響了公司的發展，并且降低了產品的質量和市場占有率。因此使用自動化設備提高生產效率是該廠的首要任務。

1 系統構成與工作原理

該全自動控制系統將從注塑機生產出來的PVC原管通過提升機送到皮帶機上，通過翻轉變向后經過機器手抓取將原管送入箱中，并將整箱的產品送出。系統結構包括：振動料盤、雙螺旋送料結構、換向機構、抓取機構、傳送機構。其中取料機構主要由一個機器手構成，機器手采用伺服電機驅動滾珠絲杠的傳動方式，機器手在水平、垂直兩個方向上運動，并且在每個運動方向上都有光電傳感器來檢測機器手的運動位置。系統總體結構如圖1所示。

原管在皮帶機運動后傳到振動料盤，經過料盤振動和螺旋送料后原管運動到直線振動器的平臺上；通過推管氣缸動作將原管推到由氣缸控制的傾斜平臺上，平臺兩側是一個由反射板和光電傳感器組成的檢測裝置，當檢測到有信號時PLC會控制氣缸動作使原管下滑到換向裝置；換向裝置由氣缸與導向針組成，當原管開口朝下時，導向針會插進原管。當開口朝上時，導向針會卡住原管使它不能繼續下滑。通過換向裝置的上升與翻轉使得所有原管變為同向，變向成功的原管在氣缸的推動下運動到抓取平臺，最后，通過機器手放置到箱中完成動作。

圖1 系統總體結構

2 系統控制

系統通過PLC和觸摸屏共同來控制，首先是硬件電路的設計，它的內容包括：PLC接線的設計以及與觸摸屏通信的接線設計、I/O分布、伺服驅動器接線設計以及真空泵等相關設備的接線設計。其次是軟件編寫，它的內容包括：系統自動動作程序、電機的驅動程序、系統的報警程序、手動操作程序、單循環動作程序等。最后是人機界面的設計，它的內容包括：手動界面、自動界面、報警界面以及產品信息界面等。通過人機界面可以記錄每日的生產數量與生產的節拍，從而更加方便、便捷的了解生產情況。

2.1 PLC選型

根據控制要求，系統的自動運行、暫停等操作通過觸摸屏的按鍵來控制，PLC的輸入信號主要有：光電傳感器檢測信號、伺服控制器的控制信號、磁開關信號，它用來檢測氣缸的運動位置。PLC的輸出信號主要有：振動料盤控制器、控制氣缸動作的氣動閥、燈塔等。根據上面所要求的I/O點個數，PLC的擴展要求（A/D轉換模塊、CC-LINK遠程I/O）。綜合整體要求選用了三菱FX3U-128MT/ES-A，它完全可以滿足系統的要求。PLC可提供輸入輸出點各64個，系統的部分I/O圖如圖2所示。

圖2 系統的部分I/O圖

2.2 觸摸屏的設計

根據現場實際情況，設計中觸摸屏采用Profce，原點位置和抓取高度等都設置在觸摸屏上，觸摸屏界面如圖3所示。

圖3 觸摸屏界面

2.3 系統軟件設計

系統設計為自動、手動、單循環動作三種工作方式，因此，把每種工作方式放在獨立的模塊。由于系統的自動運行動作是順序執行，所以將自動運行的程序放在主控指令內，這樣的話便于調試和修改。分析可知，在自動運行的狀態下，程序根據運行動作逐步掃描，其控制過程為順序循環控制。程序的模塊化編寫，使得程序看起來比較清晰。系統出現問題時，通過在不同模塊下查找使問題解決起來比較簡單。手動狀態下，設備可以通過觸摸屏按鍵完成料盤的震動、機器手運行、氣缸的的前進與回程、設備報警的消除等動作。當設備運行發生故障時，可以通過手動操作使設備氣缸、機器手回到原位完成復位動作。機器手控制程序如圖4所示。

3 結束語

系統采用日本三菱公司的FX3U-128MT/ES-A型號PLC，通過料盤震動、氣缸動作、機器手抓取等一系列動作完成了原管的裝箱。原管排列系統使用PLC進行控制，可以快速、大批量地將原管裝箱，系統的錯誤率低且運行平穩，可顯著提高勞動生產率。通過人機界面可以了解生產信息，實現工廠的智能化管理。原管排列系統投入生產以后，系統運行較為平穩，提高了該公司的生產效率。由于使用人機界面使得工人在操作時簡單、方便。

參考文獻

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作者簡介：馬?。?991-），男，在讀碩士研究生，研究方向：信號與信息處理。