基于PLC的管材分類與計數控制系統設計

周升旺 劉黎

摘要：本文設計一種基于PLC的管材分類與計數控制系統，通過分析其基本要求，對其進行硬件設計、軟件設計及功能實現進行介紹。

關鍵詞：管材分類;管材計數;PLC;控制系統;設計

1.引言

當代我國工業生產取得了突飛猛進的發展，市場需求在向精益化、敏捷化且能夠對生產中的每一個細節進行有效的生產管理的方向迅速發展。無論是在鋼管生產加工、運輸和存儲過程中，都需要對鋼管進行計數。人工計數法比較繁瑣，消耗時間長、勞動強度大、效率低且準確度受到計數人員自身狀況影響。因此，一種適用于不同環境高效準確的計數方法成了當前的迫切需要。

2.設計的基本要求

基于PLC的管材分類與計數控制系統是通過西門子PLC控制系統控制直流電動機和異步電動機從而完成鋼管的分類與計數。

分類：按照鋼管重量、長度、直徑分類。鋼管稱重，采用兩點稱重法。選擇兩個合適的布置點，兩個稱重傳感器所測質量之和即為鋼管的總質量。鋼管支撐v型塊與導向桿連成一體，通過壓球將鋼管質量垂直壓在稱重傳感器上。兩個稱重傳感器通過專用接線盒連接到稱重顯示儀上。經標定以后稱重顯示儀所顯示值即為鋼管的整體質量。鋼管長度采用激光測長。前擋板到位，后擋板到位，開始激光測長。鋼管的長度=L0-L1-L2±Δx。其中L0為激光測距儀所測得的長度，L1和L2為接近開關的直徑，Δx為測量偏差。鋼管直徑采用激光測直徑。左側擋板到位，右側擋板到位，開始激光測直徑。測量結束，電動機反轉，稱重氣缸下降到極限位置，不合格的鋼管會有機械手帶走放到指定位置按照重量、長度、直徑分開存放。

計數：鋼管經過傳感器，生成的脈沖信號發給CPU，保存。計數器采用對射式，一個發射頭在上，一個接收頭在下，當鋼管經過時遮擋光線，產生一個脈沖便會觸發一次計數電路。

3.硬件設計

（1）PLC的選型：根據輸入輸出點數，選用選用型號為CPU224S7- 200PLC。

（2）傳感器的選型：參考光電開關的性能參數，本設計采用紅外光對射型光電開關，型號為RE200B，NPN三線常開，檢測距離為30cm。

參考電氣設備使用手冊確定電感式接近開關，型號為SN04-N，NPN三線常開，檢測距離為4mm。

（3）電動機選型：鏈傳動電動機的選型考慮到基于PLC的管材分類與計數控制系統對于電動機的要求，選擇型號為CH32-1500-20-S的電動機，起降氣缸電動機選擇型號為ZYT80-24-120-18/5GN10K的電動機。

4 .軟件設計

4.1I/0端口分配

I/O端口分配是編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現場接線和調試的重要依據。結合基于PLC的管材分類與計數控制系統的控制要求，完成I/O端口分配。I/O端口分配表如表1所示。

4.2程序設計

防爆程序。啟動按鈕有兩種操作方式：（1）按下啟動按鈕，設備運行。（2）長按啟動按鈕，設備停止。接入計時器T43，開始計數5秒。如果長按啟動按鈕SB1超過5秒，輔助觸點M0.3得電，下面網絡中M0.3的常閉觸電斷開，從而整個程序全部失去電壓，設備停止運轉。如果停止按鈕SB2不起作用，可以通過長按啟動按鈕停止程序。

急停程序。遇到突發狀況，可以通過急停按鈕SB3來停止程序。

計數輔助程序。電動機1線圈KM1得電，電動機1的常開觸點Q0.0閉合，輔助繼電器M0.1得電，輔助繼電器M0.1常開觸點閉合，形成自鎖。接入計數器T38的常開觸點。

計數程序。電動機1啟動，輔助繼電器M0.1得電，其輔助常開觸點閉合，T38開始計數20秒，20秒后計時器T38的常閉觸點斷開。

輔助計數程序。網絡7中輔助線圈得電，網絡8中的輔助常開觸點M0.0閉合，計時器T40開始計時5秒。

鋼管計數程序。當光電傳感器感應到鋼管，開始計數器C20計數10000次，此數值可調。因仿真需要，此處設置為計數兩次。此處添加一個計數顯示屏幕，顯示計數值。

5.結束語

本設計研究了基于PLC的管材分類與計數控制系統的設計原理與實現方法，包括硬件設計與軟件設計，其在理論上可實施，并擁有一定的實用性，比傳統的分類與統計控制系統更智能化、更快速，可以在20秒內完成一根鋼管的分類與計數。通過仿真，基于PLC的管材分類與計數控制系統基本達到了理論上的要求，并實現設計的各種功能。

參考文獻

[1]藍若嵐，謝清連.基于PLC的工業電子秤設計[J].裝備制造技術，2020， 1（04）：15-18.

[2]吳建平，彭穎.傳感器原理及應用[M].第三版.北京：機械工業出版社， 2015：56-58.

[3]鄭春祿.PLC與單片機技術選用策略[J].湖北農機化，2018，（11）：59-61.

[4]張萬全，邊振偉.PLC技術在電氣自動化控制中的應用[J].集成電路應用，2020，37（12）：144-148.

[5]湯宇.基于單片機的多功能乒乓球顛球計數器的設計[J].數字技術與應用，2017，41（09）：283-288.