自动料浆涂覆机控制系统的设计与应用

【本文由PB创新网为您整理】【摘要】文章介绍了由可编程控制器（PLC）—— 人机界面等组成的电气控制系统，实现对“堇青石蜂窝陶瓷料浆涂覆机”全自动运行的操作、监视。使其既可自动完成所有工步的单循环运行（调整后的试验），又可自动循环往复地运行（正常生产），并可简便地设置有关的运行参数。
　　【关键词】PLC；系统组成；控制方案；特点；效果


　　作为载体的堇青石蜂窝陶瓷，形似蜂窝煤，只是其上密布的穿心孔十分细小（￠1mm左右）。装置于汽、柴油车辆的排气管内，作为排除废气和消音器用。为达到车辆尾气环保排放的目的，穿心孔内需均匀地涂覆高科技环保材料 — 料浆。自动料浆涂覆机即为此项加工的生产机械。
　　为使设计、制造并投入使用的自动料浆涂覆机，在提高劳动生产率、减轻操作者劳动强度、保证产品合格率等方面有所创新，其电气控制部分是否具备自动化程度较高、运行安全可靠、安装维护方便的特点，显得尤为重要。
　　一、电气控制系统组成
　　电气控制系统方案的总体思路是：ⅰ.最大限度地满足生产过程工艺对电气控制的要求；ⅱ.在满足控制要求的前提下，综合考虑实用性、自动化程度、制造成本、使用维护方便等因素，电路结构力求简单、优化；ⅲ.合理地选用新型、优质的电器元件，确保使用的安全、可靠，同时兼顾新颖、美观和技术进步。
      1.生产过程工艺。依据该项目机械部分设计的指标，整机结构由进/出载体的输送带、夹持载体加工的机械手、盛料浆（环保材料）的料盘、将料浆抽吸入穿心孔内的吸盘、保证料浆涂覆均匀而往复吹风的风刀、接纳废料浆的接料盘等组成。除进、出工件的输送带由电动机拖动外，其余动作均由气动装置完成。为此，整机装置有37个小型气动电磁阀控制气动缸的动作。完成一个载体加工过程的工步如图1所示。

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　　 2．对控制系统的技术要求。充分考虑提高劳动生产率、减轻操作者劳动强度等因素，该系统应有较高的自动化程度。
　　⑴ 操作、安装、维护简便，且具备应有的保护环节。⑵ 具备连续循环运行功能。⑶ 具备单循环运行功能。⑷ 具备各工步单独运行功能。⑸ 具备常见故障情况下的声光报警和故障內容显示功能。⑹ 可显示、设置、修改有关的运行参数。
　　3．控制系统组成。该系统采用集中控制。由主控PLC、人机界面、I/O接口，故障声光报警，电动机控制器、工作状态指示、电磁阀组等组成。如图2所示。

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      二、电气控制方案的实现
　　1．为使该机达到操作简单，安装便捷，维护方便和运行安全的指标，电气控制系统采取了实践证明行之有效的相关措施；
　　⑴整机控制电源装设漏电保护器作为隔离开关和短路保护，以确保整个系统的安全性。⑵采用集中控制。除电动机和电磁阀组外，所有的控制系统元件均装设在控制柜内。控制柜为立式钢琴样的结构。显示面板上装置有总电源、控制电源、运行、停止、故障等的指示灯和数字电子计数器（产量统计）；操作面板上装置有触摸操作显示屏及其开关，急停、控制电源、运行、停止等按钮、开关。⑶简单化操作。人机界面采用可与PLC内置串口RS-232通讯的触摸操作显示屏。它可在屏幕上直观地显示工艺所要求的所有运行数据；也可轻触设置在相关屏幕上的“软按钮”，操纵PLC完成相应的程序、查看有关的信息或设置相关的参数。如图3所示。
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　　轻触其上的软按钮，即可进入相应的操控界面。鉴于篇幅有限，其余各界面的屏幕不一一示出。在不需监视运行状况和设置相关运行参数的情况下，也可不打开触摸屏而直接按控制台面上的“运行”、“停止”按钮，系统也可按预定的程序自动运行或停止。既方便了操作，又有利于延长触摸屏的使用寿命。⑷由于运送载体进、出的输送带的电动机容量较小（370W 和250W），可直接用开关控置。但为了达到失压和欠压保护的目的，依然采用接触器驱动方式，并装置热继电器对电动机实行热过载保护。⑸为给安装、检修、维护带来方便，电控柜与机械部分的连接采用接插件方式，且注重部局的合理、有序。
　　2．为提高整机的自动化程度，确保运行的稳定、可靠，主控采用性能价格比较高的新型PLC，由自带模拟量I/O口的欧姆龙（OMRON）CP1H主机配以扩展I/O模块承担。它与人机界面之间通过内置的RS-232C串口进行通讯。　　
　　对本机的控制，系统使用的I/O点数及分布如表1所示，由相应的输入、输出模块组合成I/O接口。

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　　3.程序的编制充分考虑了可连续循环运行的衔接和联锁、互锁问题。为此，将PLC的基本控制指令与数据比较、数据传输、数据移动、数据转换、逻辑、四则运算等指令进行优化组合而构成系统的控制程序。整个程序完全满足了控制过程的要求，可靠地实现自动运行的指标。同时，还可实时采集、转换、传递有关数据，并在触摸屏上直观地显示；也可接收并存储操作者设定的有关参数，用于控制系统的运行。
　　4．为适应运行参数变更后检验产成品是否合格的需要，系统具备“单循环”功能。即：“启动”后系统将在加工完单个载体后自动停止，便于验证产成品是否合格，以保证系统在“自动循环”加工时处于最佳状态。   
　　5．为给调试、维护、检修带来方便，专门

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