風琴發音彈簧片的頻率校驗

謝幸福

【摘?要】此設計是針對樂器制造單位，自動檢測發音彈簧片震蕩一周期的時間，自動加工打磨后的震蕩時間與標準值參考值相比較，在其允許誤差范圍內，屬于標準件，否則就屬于次品。原先是人工打磨，采用專用測試儀器，對待測試發音鍵進行檢測，人工檢測得到結果后，再進行人為的挑選、手動加工。如此，會大大浪費人工成本，誤差概率極大，導致發音音律失真，影響音質，使得單位出成品率低，效率低，產品質量得不到保證，從而有損公司形象。為了提高生產效率、提高產品質量，我也參與商討并負責本套設備的電控部分。

【關鍵詞】發音彈簧片;檢測;自動加工;自動挑選

一、概述

時下的社會發展超快，進步每天都得有，但是小進步也有可能會排在落后的隊伍里去，因為別人的快速發展會遠遠的將小進步甩在身后。現代的企業快速發展，有外在的業務因素，但也肯定有單位生產的內在因素，內在因素有總經理的發展理念、有公司執行人員的全力支持，還要有先進的生產設備，如果生產設備不到位，那么公司即使所有的軟件（包括管理、人才）都很優秀，但就是出不了成品，那也是白搭。所以保證公司的穩步前行條件之一，就是要有先進的、穩定、可靠的設備作為生產保障。

本套設備已經初步研制成功并運用于實踐，現在處于試生產階段，效果顯著;根據實際生產需求，后期將會對其進行升級處理。本套設備應用之后，其檢測、加工速度明顯提高，大大節約人工成本、提高生產效率、保證產品合格率。

二、設計初步思想

本套設備使用到西門子S7-1200系列PLC，CPU為1214C，采用西門子7寸觸摸屏進行人機對話，采用的光纖傳感器進行頻率檢測，另外選擇SMC的速動電磁閥進行高壓開啟加工的控制操作。

本套設備一共4個工位，4工位均擺放標準樣品，由氣缸推進到位，先開啟低壓壓縮空氣進行震蕩采樣，將每個工位的標準值進行讀取并保存在PLC存儲器內，通過觸摸屏顯示出標準采樣值，即震蕩一次所需要的周期值。然后退出樣品，將檢測件放入加工位，按下自動加工，氣缸將檢測件送至檢測工位，先吹低壓進行采樣，將采樣值與標準值進行比較，如果低壓當前值低于標準值，即低壓當前周期值小于標準周期值，則說明被測彈簧片震蕩一次的時間更短，若不在允許誤差范圍內，該被測件屬于次品，因為彈簧片薄了，發出的音質將會刺耳。此時觸摸屏發出報警，提示產品不合格。若低壓當前周期值大于標準周期值，說明被測件震蕩一周期時間大于標準值，被測件比較厚重，需要加工打磨，采用10ms高壓運行時間進行間隙性比較，比較出來的值要在其允許誤差范圍內，允許誤差可以人工設置正負值。

三、運用的技術

1、高速計數器具有“計數”、“周期”、“頻率”和“Motion Control”4種計數類型。前3中均在硬件組態中進行配置，后一種需要在運動控制工藝對象中組態，對于本案例中，選擇數據類型為“周期”。

PLC采集震蕩頻率，在高速計數器中，只要勾選“啟用該高速計數器”，計數類型選擇為“周期”即可。

頻率測量周期，選擇“0.1 Millisec”，因為檢測最高頻率大約為4000HZ左右。

需要注意，脈沖發生器下面的PTO1/PWM1…PTO4/PWM4，其常規—啟用下面的“啟用該脈沖發生器”不能勾選，選擇后，PLC輸出端Q0.0…Q0.4將會只輸出一個脈沖，影響Q點正常運行。

2、DB塊的設置及使用

先建立一個DB塊命名為Period，打開DB塊，新建名稱My_Period，將其數據類型更改為HSC_P?eriod，其下面的結構元素含義如下：

ElapsedTime?順序間隔最近輸入脈沖之間的間隔時間;

EdgeCount??返回最近完成周期的輸入脈沖的數量;

EnHSC????啟用HSC：1=啟用SFB，0=禁用SFB;

EnPeriod???啟用周期更新：1=將SFB周期改成NewPeriod;

NewPeriod??設定周期測量間隔時間（進行一次周期測量所使用的時間），其值只能是10、100、1000Ms。

對于結構元素EnHSC（BOOL）、EnPeriod（BOOL）、NewPeriod（INT）的啟用程序方式如下：

計算脈沖周期值，要采用掐頭去尾的方式進行，即記錄第一個測量周期的最后一個脈沖的時間t1到記錄第二個測量周期的最后一個脈沖的時間t2，其時間間隔為t2-t1，第一個脈沖周期結束到第二個脈沖周期結束之間的脈沖數設為n，那么計算得到其脈沖周期Period =，單位為ns/脈沖。

四、總結

以上是做這套設備的總體思路，應用在樂器生產廠，效率提高了，節約了人力資源和成本，設備最終試驗數據基本能夠滿足要求。期間得到西門子技術部門的支持和同事的幫忙，使得相對較順利的完成了這套設備的組裝、調試和試生產，也認識到自己的不足，工作之余，定當全力以赴，努力趕上時下快速發展的技術，不讓自己落伍。

另外，根據廠房的要求，第二批次的設備需要增加工位和打磨精度，進一步提高設備的精準度，能夠更好的應用在生產當中。

參考文獻：

[1]西門子公司，S7-1200高速計數器功能簡介，官網內容

[2]段禮才，西門子S7-1200 PLC編程及使用指南，機械工業出版社

[3]向曉漢，西門子S7-1500PLC完全精通教程，化學工業出版社

（作者單位：哈工大機器人集團（江蘇）華粹智能裝備有限公司）