基于MX1H-1614M的全自動斜條機控制系統的設計與實現

王希軍 丁偉 周培培

摘 要：本文設計了一款以MX1H1614 PLC為控制器的全自動斜條機，搭配步科ET070觸摸屏，各軸由步進電機驅動，實現了布料的全自動切割。該設計能極大的方便操作者，提高生產效率。該設計具有操作簡便，高精度，高抗干擾等優勢。

關鍵詞：全自動斜條機;觸摸屏;PLC

前言

當前服裝、鞋帽、床上用品等行業的所使用的布條都是采用斜條機來完成的，斜條機可以滿足各種規格的布條的加工需求。斜條機可按自動化程度分為手動、半自動、全自動。當前手動式已基本淘汰，還在生產的大多數為半自動以及全自動式。半自動式斜條機由機器完成進給動作，由人工完成切割動作，半自動式斜條機的生產效率低，切割精度不高，安全系數低，并且對工人的技術熟練程度有一定要求，所以也在面臨逐漸淘汰的趨勢。全自動式斜條機可以實現布料的全自動切割，自動化程度高，切割精度高，同時對人工的要求也相應的降低。當投入布料后可以實現無人操作作業，一個工人可以同時操作數臺設備，當前該種設備開始逐漸占領市場。但是當前市面上現有的全自動斜條機多采用通用控制器，不是轉為該款設備設計的程序，工人在進行作業時需要設置大量的參數，甚至有些需要簡單編程，這樣對從業者的要求提高，同時也提高了設備生產廠家對客戶的培訓成本，鑒于此，本文設計了一款操作簡單，運行可靠，簡便易學的斜條機設備。目前該設備已批量生產投放市場，市場反響良好。

一、系統組成以及工作原理

該系統主要由硬件系統以及軟件系統兩大部分構成，系統的功能實現由這兩大部分相互作用配合完成。

其中硬件部分主要由：控制器，觸摸屏，步進電機驅動，以及位置傳感器、操作按鈕、開關等構成。

（一）控制器

控制器是該控制系統的核心部分，控制器必須穩定可靠。由于前期投放市場的部分產品采用單片機控制，系統可靠性不高，返修率高。鑒于此，該設計采用低成本的MX1H–1614M PLC作為主控制器。這是麥科公司推出的一款小型控制器，外觀小巧，功能強大。程序容量12k步，指令速度0.084μs，綜和指令1K步/ms。多級密碼保護，所有主程序和子程序均可單獨加密;程序可綁定指定序列號的PLC，有效保護用戶的知識產權豐富的中斷源可滿足實時性很強的要求X0～X7上升沿下降沿中斷、高速計數器中斷、定時中斷、主電源失電中斷、PORT口中斷、PTO中斷、CAN0中斷、高速計數表格比較中斷。該控制器模塊有16路輸入，14路輸出，可以很好地滿足本設計需求。

（二）觸摸屏

觸摸屏作為人機交互的媒介，可以給操作者帶來極大的便利。本設計選用的步科的ET070觸摸屏，這是一款高性能的七寸工業觸摸屏，支持串口通訊，這樣就可以實現與PLC的通訊要求，穩定可靠，抗干擾性強。

（三）步進電機驅動

步進電機是本設備完成高精度作業的關鍵，在進行選型時也經歷了一些曲折。斜條機在工作時會產生一些布屑粉塵，這些粉塵難免會浸入附著到設備內部，夏季濕度會高，這些粉塵會造成線路的短路，而最容易受這種故障危害的就是步進驅動系統。為實現高精度，高速的作業，步進電機功率較大，相應的工作電流點就大。在前期設計中由于步進驅動沒有短路保護，在夏季會出現設備返修率高，在后期的改進中采用了帶有短路以及斷路保護功能的步進驅動器，大大降低了設備的故障率。

（四）位置傳感器

位置傳感器是斜條機能安全，高精度的完成作業的重要保證。其中進給軸由于動作最為頻繁，采用非接觸電感式接近開關CDJ10–I1A12AN，應用非接觸式傳感器可以避免每次到位的機械撞擊，大大提高傳感器的使用壽命。為防止平移軸沖出左右限位，在平移軸兩側分別安裝了一個行程開關，提高了設備的安全性能。

二、工作原理

該控制系統的控制核心為PLC，由PLC讀取各操作按鈕的狀態以及觸摸屏的各元件狀態，獲取用戶的操作動作以及各種參數的數據設置，并實時掃描各位置傳感器的狀態，計算出各軸當前狀態。該斜條機共有三個軸，分別為主軸，平移軸以及進給軸。主軸驅動布料實現圓周運動，由平移軸帶動刀頭實現左右平移，來實現不同尺寸規格的布料的切割，進進給軸驅動刀頭實現切割動作，其中主軸采用異步電動機，為提高切割精度以及切割質量，平移軸以及進給軸采用步進電機，步進電機由PLC控制器發出的脈沖進行控制。

斜條機有兩種工作方式，一種為手動，一種為自動。當處于手動方式時，用戶可以手動對主軸、平移軸、進給軸操作，為方便用戶操作，手動操作的按鈕采用了十字開關，用戶可以通過操作十字開關實現對斜條機的控制。當用戶發出自動操作后，斜條機開始進入自動狀態，首先斜條機進行初始化，各軸進入初始位置，主軸啟動，帶動布料旋轉。平移軸開始進行設置尺寸的平移動作，平移動作完成之后進給軸開始動作，帶動刀頭進行進刀切割，進給尺寸以及切割尺寸等參數由觸摸屏進行設定。進給完成之后完成切割動作，開始進行退刀動作，當進給軸退回到初始位置時該切割動作完成，進行下一切割動作，如此往復。另外本設計還創造性的加入了自動磨刀功能，在切割過程中刀片會有一定磨損鈍化，這樣會影響切割速度以及切割布料的質量，系統會對切割的布料數量進行計數，當切割次數達到設定數值后，斜條機自動變換刀頭姿態，將刀頭后擺，接觸磨刀軸，由磨刀軸的步進電機驅動磨刀電機進行往復的磨刀操作，直到磨刀動作完成開始進行下一切割任務。

三、結論

隨著人工成本的不斷提高，全自動設備是生產機械發展的趨勢，本設計采用MX1H–1614 PLC實現了對全自動斜條機的控制，該設計操作簡便，簡單易學，精確度高，高安全性以及可靠性。其成本低，適合市場推廣。經過市場的考驗得到了用戶的好評。

參考文獻

[1]劉濱，王璇，張冰.基于單片機的斜條機控制器的設計與實現[J]. 微計算機信息，2007，23（32）：110–112.

[2]王璇.基于ARM的嵌入式斜條機控制器的研究[D].中國海洋大學.