基于PLC的自動(dòng)絲網(wǎng)印花機(jī)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

潘世麗

摘要：本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一條基于PLC 的自動(dòng)絲網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)的電氣生產(chǎn)線，它以臺(tái)達(dá)PLC為主控制器，變頻器、液壓系統(tǒng)為執(zhí)行器，觸摸屏作為通信上位機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)運(yùn)行過程，經(jīng)過運(yùn)行生產(chǎn)，實(shí)踐證明大大提高了生產(chǎn)效率，降低了由于人工誤差造成的印花花色不均勻等問題。

關(guān)鍵詞：絲網(wǎng)印花機(jī)；PLC；觸摸屏

中圖分類號(hào)：TN605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）09-0007-02

1 控制系統(tǒng)構(gòu)建

該自動(dòng)印花機(jī)由七個(gè)工位組成，前六個(gè)工位都是相同的可以進(jìn)行不同的顏色的印刷，每個(gè)工位的工作模式可以自由的切換（預(yù)設(shè)計(jì)兩種工作模式），最后的一個(gè)工位是進(jìn)行烘烤用的。每一次工作時(shí)，要等每個(gè)工位的動(dòng)作都完成之后傳送帶才可以進(jìn)行下一個(gè)工位的輸送。第一次開始時(shí)，要待布料放好之后再按一次啟動(dòng)按鈕之后再進(jìn)行輸送帶的工作。在每個(gè)工位的一側(cè)還安裝了可以切換手動(dòng)工作和自動(dòng)工作的按鈕，以及每個(gè)工位對(duì)應(yīng)的氣缸的手動(dòng)按鈕。

對(duì)于全自動(dòng)絲網(wǎng)印花機(jī)，它的主要的運(yùn)動(dòng)包括： ①臺(tái)板（放置布料）在橢圓形的軌道上的移動(dòng)及定位； ②網(wǎng)框的上下運(yùn)動(dòng)； ③刮刀的來回往復(fù)刮印運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在以一個(gè)工位為例，圖1所示為一個(gè)工藝的系統(tǒng)流程圖，其余工位與該工位類似。

該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互功能。通過觸摸屏設(shè)置的參數(shù)向PLC發(fā)號(hào)施令，PLC接收到信號(hào)后通過軟件程序?qū)ψ冾l器及三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)出指令。刮刀的運(yùn)動(dòng)由電機(jī)控制，可以通過變頻器調(diào)節(jié)刮刀的運(yùn)動(dòng)方向和啟動(dòng)速度，同時(shí)通過左右光電開關(guān)控制刮印動(dòng)作的幅度。

傳送帶采用的是伺服電機(jī)加上減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式，根據(jù)皮帶輪還有傳送帶的齒數(shù)齒距計(jì)算出伺服電機(jī)的電子齒輪比，從而達(dá)到讓傳送帶每次走的是理想的距離。在傳送帶上打有定位孔，印花的時(shí)候每塊板放上去的位置都是固定在那些位置。前六個(gè)工位的工作原理都是一樣的：當(dāng)傳送帶到達(dá)位置之后，印花的機(jī)頭下降同時(shí)下面的裝布料的臺(tái)板上升到位之后再讓刮刀下降然后刮刀運(yùn)動(dòng)，工作速度可以人為調(diào)節(jié)。一個(gè)工位的動(dòng)作完成之后輸送帶再次工作，等到達(dá)位置之后再進(jìn)行重復(fù)性運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用傳送帶達(dá)到可以持續(xù)工作，每個(gè)工位間的距離也都一樣，這樣可以在印花的時(shí)候保持每個(gè)花色之間的拼接是剛剛好的。PLC通過控制電磁換向閥調(diào)整氣缸的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)刮刀及刀架的上下移動(dòng)。如圖1所示。

2 硬件電路簡(jiǎn)介

電氣線路由三相異步電機(jī)主電路、PLC控制電路、1#-6#機(jī)頭接線電路、觸摸屏通信線路構(gòu)成。PLC采用臺(tái)達(dá)dvp32es2，同時(shí)內(nèi)建CANopen 網(wǎng)絡(luò)，另外主機(jī)I/O口最多可以擴(kuò)展256 點(diǎn)。主機(jī)IO擴(kuò)展模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、再加上模擬量輸入/輸出模塊配合電源可在各種應(yīng)用場(chǎng)合靈活使用。

主電機(jī)和刮印電機(jī)均采用三相異步電動(dòng)機(jī)。變頻器選用kinco，與PLC之間的通信協(xié)議是RS485。變頻器可以根據(jù)電機(jī)需要的實(shí)際輸出電壓來靈活輸入電源電壓，既可以節(jié)能又實(shí)時(shí)調(diào)速。

伺服電機(jī)采用臺(tái)達(dá)ECMA-C30604PS永磁同步交流伺服電機(jī)，它的工作原理是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，最終驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象動(dòng)作。作為執(zhí)行元件，伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可以把接收來的電壓信號(hào)變換為電動(dòng)機(jī)輸出軸上角位移或者角速度來輸出，因此具備線性度很高、機(jī)電常數(shù)小、定位精確的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的普及應(yīng)用。

3 PLC程序編程

本系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)plc作為控制電路，由于前面的六個(gè)工位的動(dòng)作都是一樣的，所以采用的程序也都是一樣的。程序分為各工位自動(dòng)工作，工位信號(hào)，手動(dòng)工作復(fù)位，手動(dòng)工作按鈕等多個(gè)部分，圖2介紹了一個(gè)工位時(shí)的自動(dòng)工作流程圖。

4 觸摸屏設(shè)計(jì)

在輸送帶上有一個(gè)原點(diǎn)，每次自動(dòng)工作之前找一次原點(diǎn)，可以減小機(jī)器由于配合直接的冗余而存在的誤差的累積。如圖3所示，自動(dòng)工作之前，在觸摸屏的參數(shù)設(shè)置畫面設(shè)置好所需參數(shù)，其中下壓時(shí)間表示的是機(jī)頭下的電磁閥得電之后過了這個(gè)時(shí)間之后刮刀再工作，切換時(shí)間則是在刮刀1第一次工作之后若要切換到刮刀2所需的時(shí)間。次數(shù)的話是指刮刀重復(fù)工作的次數(shù)。

上升是在工作都完成之后機(jī)頭上升的時(shí)間，因?yàn)闄C(jī)器上用的是氣缸控制上升到位的速度，由于受到空氣壓強(qiáng)的大小還有流量等因素的影響，所以設(shè)置一個(gè)上升時(shí)間可以保證機(jī)器在這個(gè)時(shí)間內(nèi)可以上升到位，然后輸送帶再次的工作進(jìn)入下一個(gè)工位然后持續(xù)的工作。畫面設(shè)置有兩種的工作模式：模式0是只有刮刀1工作，模式2是先刮刀1工作再切換到刮刀2工作一次。最后一排的啟動(dòng)禁用則是根據(jù)印花的時(shí)候的不同需求，有的時(shí)候是兩三個(gè)工位就可以將衣物的上圖案完成；有的時(shí)候則是需要同時(shí)6個(gè)工位工作才可以完成，這樣就可以通過禁用/啟動(dòng)來調(diào)節(jié)每個(gè)工位的工作狀態(tài)。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)絲網(wǎng)印花系統(tǒng)采用PLC作為主控制器，結(jié)合變頻通信技術(shù)和氣動(dòng)控制技術(shù)，采用觸摸屏作為人機(jī)交互模塊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)運(yùn)行過程，同時(shí)發(fā)出指令接受信號(hào)，最大程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。.經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，本控制系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好，自動(dòng)化程度高，印花精度較高等特點(diǎn)。

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