基于PLC和觸摸屏在切斷機控制系統中的應用

龐傳磊

摘 要：PLC和觸摸屏控制技術在目前工業系統中的應用日益廣泛，涉及到各行各業，本文對”LS產電”品牌的可編程控制器和觸摸屏應用在切斷機領域的研究做進一步分析，希望對相關技術人員操作人員及使用人員有所幫助。

關鍵詞：可編程控制器；觸摸屏；切斷機

20世紀60年代，由于市場的需要，工業生產從大批量、少品種的生產方式轉變為小批量、多品種的生產方式。

但是，當時這種大規模生產線的控制大多是集電器控制系統，體積大、耗電多，改變生產程序非常困難。為了改變這種狀況，滿足用戶對產品多樣性的要求，1969年美國數字設備公司研制成了世界上第一臺可編程邏輯控制器（PLC），在美國通用汽車生產線上使用并取得成功，從此開創了可編程邏輯控制器的時代。目前可編程控制器（PLC）已廣泛地用于工業控制的各個領域。

為滿足工業自動控制對現場數據實時性要求和適應復雜系統控制的需要，PLC與上位機之間、PLC與PLC之間都要能夠進行通訊并實現數據共享。

PLC只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。其完成控制的實質是按一定算法進行I/O變換，并將這個變換物理實現，應用于工業現場。

PLC主要由輸入寄存器、輸出寄存器、存儲器、CPU單元和其他接口單元。

PLC已經完全能夠取代繼電器控制系統。只有對其控制機制有了準確的理解，才能對其持續地開發并創造地使用它。I/O電路已經保證了PLC與現場設備直接連接，并在內部寄存器存儲了這些狀態。但是，為了取代繼電器控制，更重要的是如何組織和使用這些開關量，從而達到用軟件程序代替硬件連線的目的。PLC充分的利用了計算機存儲程序的思想和高速的特點，采用了控制系統中的離散控制方法，使它的控制能夠完全取代繼電器控制。

本系統以PLC控制系統為主結合觸摸屏技術作為上位機，使其有機統一起來，正真做到人機對話及數字化操作。本文著重介紹此系統在切斷機系統中的使用。

切斷機利用PLC和觸摸屏技術可對食品膨化機生產出來的長條形食品進行有效切斷，可控制切斷的速度，切斷長度厚度等；下面對本過程詳細描述。

觸摸屏上配有“旋切電機啟停”的按鈕，“輸送電機啟停”的按鈕，“旋切電機頻率反饋”對話框，“輸送電機頻率反饋”對話框，“頻率設定”電位器拖動條，“同步長度調整”電位器拖動條，這些按鈕開關對話框電位器拖動條操作方便使用靈活提高了設備的工作效率。

設備示意及控制系統如圖1所示

選用變頻控制系統是基于其調速簡單，精度高靈活性好等特點。

通過PLCDA模塊輸出的DC0-10V電壓，對應轉換成變頻器的輸出頻率，從而可實現兩變頻器的同比例呈一定對應關系的調速，從而達到我們的控制目的。

變頻系統設計

LSLV-C100系列變頻器系統有速度控制模式和轉矩控制模式，本系統選用的是速度控制模式。

（1）變頻控制系統接線圖如圖2所示

（2）速度限制指令

當變頻器處于速度模式控制時其速度受到PLCDA模塊的限制，其0-10V對應變頻器的頻率，本系統設計切斷變頻器對應的DA模塊0通道的輸出值DC0-10V對應變頻器0-150HZ，輸送電機變頻器對應的DA模塊1通道的輸出值DC0-10V對應變頻器0-60HZ，其對應參數設置如圖3所示。

PLC系統設計

PLC系統采用LS品牌XGB系列產品，其中XBO-DA02A為速度控制模塊，XBO-AD02A為頻率采集模塊，觸摸屏通過RS485與PLC相連，其網絡系統圖如圖4所示

（1）模擬量輸出模塊，模擬量輸出模塊的具體產品型號為XBO-DA02A，其輸出為2路DC0-10V電壓，其性能參數入表1所示

其中模擬輸出值為0-10V，對應的數字字為整數0-4000，其實際設定在觸摸屏上以實際頻率的形勢實現，0-60HZ頻率對應電壓值的0-10V，成線性比例關系，系統中“運行通道0”狀態要選擇“運行”狀態“輸出增益”設定為0即可。其速度設定通過下面界面實，見圖5。

本設定為電阻式設定在滑動滾動條上拖動即可實現調速，從而實現我們實際需要的頻率。

（2）AD轉換模塊

AD轉換模塊的主要功能是把變頻器的實時頻率反饋給PLC的AD模塊，然后AD模塊通過模擬量轉換及運算，以“HZ”的形勢在觸摸屏上顯示出來，該反饋檢測了切刀變頻器和輸送變頻器的實時運行頻率，用戶再根據該頻率調整實際需要的輸入頻率，其觸摸屏界面如下。圖6頻率反饋。

上面“輸入框”內即為系統運行時的反饋頻率。

其PLC設定如表2所示

PLC程序設計

由于系統采用轉速比例同步控制模式，PLC系統必須對切斷電機和輸送電機的速度根據要求實時的控制。

（1）輸送電機頻率設定。見圖7

本程序中”on”為PLC常通中繼，即得電后常通狀態，其代碼為”F99”，

“頻率輸送屏”為在觸摸屏上設定的輸送電機的頻率，其設定范圍為0-60HZ，根據實際需要來設定其頻率，“67”為換算系數，比如說“頻率輸入屏”設定為60HZ其計算方法為60HZX67=4020，即對應上面講的DA模塊的最大數字值，也就是需要的最大頻率即為“輸送電機最終頻率”對應的數值。

以上設定的頻率通過MOV指令寫到DA模塊，然后系統運算后把對應頻率值反饋給變頻器，從而達到我們需要的頻率，圖8“0A-DA1-DATA”即為頻率值寫到變頻器的PLC地址。

（2）切刀電機頻率設定。切刀電機頻率設定程序通過圖9所示程序實現

程序中“D2R”為數據類型轉換指令，即把整數轉換成實數，以便下面實數運算時可直接使用。程序中切斷比例系數設定即為”圖10”中滑動電位器條的設定，系統中“10--75”刻度即為比例系數又是切刀所切的產品的長度，即對應10--75MM.”RDIV”為實數除法指令，圖9第3行和第2行運算通過除法運算得出切斷的最終頻率，即“切斷頻率實數類型”對應的數據寄存器，然后通過“R2D實數轉整數指令”把“切刀頻率實數類型”轉換成整數，通過“MOV”指令把頻率值寫到圖8中的“0A-DA1-DATA”中從而達到我們的控制目的，實現設備可靠運行。