基于PLC自動打包帶輸送器控制系統的設計

夏長鳳

（南通航運職業技術學院，江蘇 南通 226010）

打包帶自動輸送器用于輸送PET打包帶，該設備專門為某醋酸纖維有限公司設計，用來輸送PET打包帶，打包帶輸送器安裝在擺絲機打包區西墻與纖維絲束包輥道輸送線之間。打包帶安裝示意如圖1—3所示，PET打包帶從自動帶盤機出來后，首先爬高如圖1所示，從空中穿過西墻和打包機西側過道（距地面不低于3 m），然后下降到打包機立柱位置如圖2所示，終點為打包機的打結器。每臺打包機配備2臺打包帶自動輸送器，分別用于打包機西側和南側的打結器。打包帶輸送器安裝布置如圖3所示，帶盤上的包裝帶經過電機驅動輪驅動送帶進入傳送軌道，送至打包機側。

圖1 爬高

圖2 打包機立柱

圖3 打包帶輸送器安裝

1 打包帶輸送器控制功能分析

打包帶顏色是深綠色，帶寬為16 mm，厚度0.9 mm，帶盤內心直徑405 mm，每卷帶長大于1 000 m，20 kg。

該設備現場安裝時，需在打包機西側墻體上開兩個孔，以便打包帶穿過墻體。兩個孔的尺寸為300×300 mm。打包帶輸送器用于長距離傳送PET打包帶，打包帶輸送軌道水平架設在打包機立柱與自動帶盤機之間，底標高3 m。因此輸送軌道必須穩固平直才能滿足輸送要求。

帶盤車放置在墻體側，卷狀打包帶安裝在帶盤車的圓盤上，PET帶在經過驅動組件的一對滾輪驅動后，通過傳送軌道，送至墻體另一側的打包機立柱處。

打包帶自動輸送器用于拖動打包帶，并將打包帶送入輸送軌道，從軌道上將打包帶傳送到打包機，因此，需要配備一臺驅動電動機，配置電磁制動器控制帶盤阻尼或制動力矩。由于打包帶傳輸距離大于10 m，為保證送帶順暢，在輸送軌道上可以配備一臺輔助送帶電機。

該設備由自動帶盤機、輸送軌道、電控系統和接帶機等4部分組成。帶盤機安裝帶盤用。電控系統為設備提供電源和控制功能，配備腳踏開關和無帶報警提示燈等。通過腳踏開關可以啟動設備，當送帶長度達到設定要求時，設備自動停機。當傳感器檢測到無帶時，報警提示燈點亮時，打包帶卷已用完，提醒操作人員更換新的打包帶卷[1]。設備可以另外配置接帶機用于更換打包帶卷時進行接帶，避免重新穿帶。

輸送器可以在輸送軌道的末端設置觸點開關，當操作人員拉動打包帶時或者自動打包機發出打包，觸點開關動作，從而啟動設備，驅動組件滾輪開始旋轉，輸送一定長度的打包帶。

當帶卷用完時，斷帶傳感器檢測不到打包帶，發出信號，機器停止運轉。同時，東墻面上的斷帶警示燈亮起，提醒操作工更換帶卷[2]，人工將遺留在軌道內的打包帶抽出。當斷帶傳感器動作時，驅動組件的滾輪停止旋轉，打包帶并沒有與滾輪脫離。因此，在斷帶傳感器動作時，電機延時停止運轉，確保滾輪之間的帶子送出。送帶開關動作的同時，帶盤車上的電磁制動器應脫開，送帶達到設定值后，電磁制動器應制動，并延時脫開，保證下次繼續送帶。

控制柜上安裝急停按鈕開關，急停狀態時，設備停止運行。

2 控制系統硬件配置

本文選用顧美公司MT6070H型觸摸屏和PLC一體機，具有16個輸入口和16個輸出口，開關量輸入類型為低電平NPN，COM接負。開關量輸出類型有繼電器MR，晶體管MT等，晶體管輸出最大負載500 mA，繼電器輸出最大負載5 A。本系統選擇輸出型為繼電器MR型。模擬量輸入類型有0～10 V，4～20 mA，0～20 mA，PT100，EKSJ型熱電偶等，模擬量輸出類型有0～10 V、0～5 V，0～20 mA或混合型，本系統模擬量輸出類型選擇0～10 V，從而控制帶盤阻尼或電磁制動力矩的大小[3-4]。

PLC模擬量輸出直接給D8080—8087寄存器賦值即可。DA0—DA7為模擬量輸出口，GND為公共端。輸出信號0～10 V或0～20 mA可選。可根據需要選裝不同類型的模擬量輸出。模擬量輸出精度是10位，0～10 V/或者0～20 mA分別對應0～1 000。

模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍如表1所示。

M8080為模擬量 DA0～DA3 輸出功能的啟動觸點，設置為 ON 時，才能使模擬量 DA0～DA3有輸出。

表1 模擬量輸出寄存器和輸出電壓（電流）范圍

M8084為模擬量DA4～DA7輸出功能的啟動觸點，設置為ON時，才能使模擬量 DA4～DA7有輸出。

圖4是0～10 V電壓模擬量輸出的示例。

圖4 電壓模擬量輸出

置位M8080后直接賦值1 000給D8080，則在DA0端和GND端之間就會有10 V 的電壓輸出。

該設備的控制系統有2種工作方式，分別是手動、自動。選擇手動方式執行時，可以進行手動送帶工作，以及進行點動操作并可以進行參數的設置工作。自動工作方式時，打包時，不管是人工打包還是自動打包，打包帶被人拖動或者機器拖動打包帶，則電機轉動，自動送帶一定長度。自動送帶時如果按下停止按鈕，則停止送帶，再次按下啟動按鈕則繼續按照設定的長度送帶，送帶過程中，按下急停按鈕，則輸送器停止運行，帶輪急停制動。

調試時，按下起動按鈕后，打包帶輸送器從初始狀態按照一定的順序來完成一個周期動作，直接返回到初始狀態。自動工作時，則輸送器按照步驟一步步地執行，然后不停地循環，如此往復。

3 系統程序的設計

觸摸屏的設計主要是進行工作方式的選擇，設備啟動和停止運行控制，監控設備運行狀態，如設備運行、停止指示，無帶或斷帶報警等。觸摸屏上可以查看設備操作說明等，設備運行參數的設置需要經過密碼認證防止操作人員誤操作。觸摸屏和PLC是一體機，在系統工作參數中通訊設置，正確選擇顧美PLC型號為CoolMay PLC（2N），通信參數也要設置正確，否則觸摸屏和PLC之間無法通信。

PLC程序采用的順序控制設計法，按照送帶工藝流程來進行控制。程序控制流程如圖5所示。

圖5 程序控制流程

PLC上電時，程序進行初始化，并根據要求設置相應的經驗參數，免除設備每次上電后都需要設置參數增加工作量而且特別繁瑣。在觸摸屏上選擇工作方式，觸摸屏上電后默認是手動工作方式，則可以設置打包帶帶輪阻尼值。根據工藝要求，在手動穿帶時，帶盤需要一些阻尼可以防止帶盤自由轉動，包裝帶松開纏繞。在自動運行時，送帶長度滿足后也需要將帶盤制動，防止帶盤由于停止慣性轉動，導致包裝帶松開纏繞。手動工作時可以根據需要調整送帶長度參數，進行簡單的測試工作，如送帶電機的點動、測試帶盤阻尼情況等，程序如圖4所示。

圖4 程序初始化及手動狀態阻尼設定

自動工作方式時，首先判斷設備是否處于啟動狀態，啟動狀態時，判斷由無包裝帶，有帶時，檢查打包機側有沒有送帶信號。如果有送帶信號，則送帶電機轉動帶動滾輪送帶。當滿足一定的長度的時候，帶盤制動，制動時間到，等待下一次的送帶信號。

自動工作時，帶盤一直運轉，包裝帶沒有滿足設定長度時，如果此時操作人員按下停止按鈕，則帶輪電機停止運轉，再次按下啟動按鈕，則送帶電機繼續運轉送帶，直到滿足設定長度，停止制動，等待下次送帶信號。

按下控制柜上的急停按鈕，系統進入急停狀態，此時送帶電機停轉，帶盤制動器制動，制動時間到，系統重新進入初始狀態，急停狀態時程序如圖5所示。

圖5 急停狀態程序設計

4 結語

基于PLC自動打包帶輸送器控制系統的設計，可以使打包帶遠距離傳送，避免了打包帶盤隨機轉動出現打包帶纏繞、打結等影響效率的情況，并且本系統自動化程度高、精度高、效率高、送帶平穩可靠，可根據需要輸送相應長度的PET帶。本系統設備研制成功后已經在某醋酸纖維有限公司廣泛使用。