歐姆龍NJ系列PLC在胎面自動收集設備中的應用

詹俊鋼 譚 娜

(1.黑龍江農業工程職業學院自動化學院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業學校機電專業科，哈爾濱 150040)

歐姆龍NJ系列PLC在胎面自動收集設備中的應用

詹俊鋼1譚 娜2

(1.黑龍江農業工程職業學院自動化學院，哈爾濱 150088；2.哈爾濱輕工業學校機電專業科，哈爾濱 150040)

對輪胎胎面的自動收集工作進行了研究，針對其控制系統進行分析和設計，本控制系統使用歐姆龍NJ系列PLC通過EtherCAT網絡對12臺G5系列伺服電機進行精準控制，可以實現胎面的定位、翻轉、爬升、調節、投放及翻蓋等控制任務。實際運行效果良好，控制精確，自動化程度高。

PLC 伺服電機 胎面自動收集

隨著工業自動化的發展，輪胎胎面的搬運和收集過程已由人工手動收集改為設備自動收集，通過胎面自動收集設備能夠實現胎面的自動化搬運和收集工作，可以解決人工搬運效率低、胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問題，降低了生產成本，提高了生產效率。

NJ控制器是歐姆龍最新推出的新一代PLC，NJ系列PLC產品集成了EtherCAT技術的開放式網絡控制器、EtherNET/IP網絡的開放式網絡信息和通信技術。筆者提出了采用歐姆龍NJ控制器、NB系列觸摸屏和G5伺服電機組成胎面自動收集設備的控制系統[1]。

1 控制系統

本控制系統采用的控制器是歐姆龍NJ501-1300型PLC，主要實現對伺服電機精準的運動控制，胎面搬運、收集工作的工作流程控制和與上位機觸摸屏人機界面間的數據交換。上位機使用的是歐姆龍NB10W-TW01B型觸摸屏，主要實現參數設置、功能顯示及故障提示等功能。現場的拉繩開關和限位開關實現設備的通斷電和系統的安全保護。控制系統原理框圖如圖1所示。

2 工作原理

實際工作時，前序聯動胎面擠壓設備將胎面輸送到胎面承接輥道，胎面承接輥道機構根據胎面的長度和運行速度將胎面控制在中間位置停止；胎面停穩后，線胎翻轉機構順時針旋轉20°將胎面托起，真空吸盤通電，負壓檢測傳感器檢測到胎面吸住后，線胎翻轉機構順時針旋轉160°，真空吸盤斷電，將胎面翻轉放下；胎面爬升結構將翻轉后的胎面輸送到間距調節機構；間距調節機構將胎面按照觸摸屏配方設定參數對胎面排列的條數和間距大小進行自動排列工作；胎面排列完成后，胎面投放機構將排列完成的一層胎面依次投放到28層百葉車上，投放時，根據安裝在投放平臺前方的激光測距傳感器對每層百葉車的高度進行測距，從而控制伺服電機的精確定位，投放完成后，投放機構回到初始位置，等待下一層胎面排列完成；投放機構將本層的胎面鋪放完成后，百葉翻轉機構根據投放層數，將相應層數的百葉蓋下；完成28層的百葉投放和合蓋工作后，運動平臺往返運動，將裝滿胎面的百葉車運走，空的百葉車運送到位，等待下一臺百葉車的胎面投放工作啟動。

圖1 控制系統原理框圖

3 控制系統硬件設計

根據系統的控制要求，NJ501-1300 型PLC擴展了一個8入模擬量輸入模塊，兩個16入數字量輸入模塊和一個16出數字量輸出模塊。NJ501-1300 型PLC通過本機自帶的EtherCAT接口與12臺G5伺服電機通過以太網協議進行數據交換，并在Sysmac Studio軟件平臺的EtherCAT網絡配置中設置好各個電機節點地址[2]，分別為1～12。

NJ501-1300 型PLC通過本機自帶的EtherNET接口與NB10W-TW01B型觸摸屏進行數據交換，需將PLC的IP和觸摸屏的IP設置在同一個網段內才可實現通信，將PLC的IP地址設為192.168.250.1，子網掩碼設為255.255.255.0；觸摸屏的IP地址設為192.168.250.2，子網掩碼設為255.255.255.0。

4 控制系統軟件設計

胎面自動收集控制系統軟件設計包括下位機PLC程序和上位機人機界面觸摸屏程序，下位機PLC程序是在歐姆龍最新推出的Sysmac Studio自動化軟件平臺上開發設計的，該軟件完美的結合了運動控制與邏輯控制，最多可實現64軸的運動控制，可實現直線、曲線及圓弧等插補動作功能，通過簡單的設定，即可完成對控制器、網絡及伺服等設備的配置，通過內部功能塊的簡單設置就可以完成復雜的運動控制。下位機控制程序根據輪胎胎面的工作流程編寫，下位機軟件流程框圖如圖2所示。

上位機人機界面觸摸屏程序是在歐姆龍NB-Designer軟件環境下開發設計的，根據胎面自動搬運和收集控制系統的工藝流程和控制要求，人機界面主要包含胎面參數設置、運行狀態顯示、電機手動控制及異常報警提示等畫面。操作員通過簡單的操作就可以輕松方便地控制胎面自動收集設備[3]。

圖2 下位機軟件流程

5 結束語

利用NJ501控制器、NB觸摸屏、激光測距傳感器、負壓檢測傳感器、光電開關及伺服電機等器件構成的胎面自動收集控制系統具有操作方便、控制精確、運行平穩及自動化程度高等優點。筆者設計的胎面自動收集設備已成功應用在某輪胎生產企業的胎面收集生產線上，很好地解決了人工搬運效率低下，胎面擺放不整齊、胎面擺放重疊及故障率高等問題，降低了生產成本，提高了生產效率，同時為其他輪胎生產企業提供了借鑒意義。

[1] 王月芹.基于歐姆龍NJ控制器機械手控制系統設計[J].機電產品開發與創新，2013，26(3)：28～30.

[2] 李志洲，鄭民欣，王錦錦，等.基于EtherCAT網絡的三軸伺服控制系統設計[J].組合機床與自動化加工技術，2012，(2)：63～65.

[3] 路青起，劉英男，于大洋.西門子S7-1200在橡膠工業自動卷取機中的應用[J].制造業自動化，2013，35(14)：129～131.

聲明

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2016-06-29(修改稿)

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1000-3932(2016)08-0887-02