三菱PLC定位系统

三菱PLC定位系统（共8篇）

三菱PLC定位系统 篇1

This article describes how to use the advantages of PLC automatic control and logic operations change the PLC program and parameters, to achieve the purpose of flexibility and control of equipment operation, so that the device operation becomes more convenient.The introduction of the structure and function of the material handling robot device FX2N-48MT PLC type in the robot control application example, the focus of PLC-based robot control system, and discusses in detail the PLC as the core of the stepper motor and DC motor integrated control software

机械手是一种模仿人手动作, 并按设定代替人手抓、吸、搬运工件进行操作的装置。本系统的机械手部分由底盘、立杆、手臂、手组成。机械手移动到传送带B工件处夹紧工件, 然后将工件移动到指定位置传送带A, 接着放下工件, 最后机械手回到初始位置 (机械手的立杆最高, 手臂最短, 手最松) 。其中底盘由一个直流电机驱动, 该电机的正/反旋转控制底盘的顺时针/逆时针旋转;立杆由一个步进电机驱动, 通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度, 从而改变立杆的上升/下降的速度;手臂由另一个步进电机驱动, 通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度, 从而改变手臂的伸/缩速度;手由一个直流电机控制, 该电机的顺时针/逆时针旋转控制手的抓紧/放松。在机械手的各个相应位置都有行程开关用于定位。

一、机械手的单个工作流程

机械手移动到传送带B工件处——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置五个过程完成, 机械手通过PLC来控制, 可实现这五个过程全自动依次运行:

A) 械手移动到工件B处:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制, 使得机械手移到工件 (传送带B) 处, 移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;

B) 工件移动到指定位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制, 使得机械手移到工件 (传送带A) 处, 移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;

C) 夹放工件:通过夹紧/放下直流电机的正转来控制, 夹紧工件通过定时器来控制, 即凭经验设定一个时间 (本系统设为5S) , 在这个时间内机械手能完全夹紧工件;

D) 放下工件:通过夹紧/放下直流电机的反转来控制, 通过松限开关来控制;

E) 机械手回到初始位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制, 使得机械手移到初始位置处, 移动的最大位置通过相应的限位开关来控制。

二、机械手的操作方式

机械手的操作方式可分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。

(1) 手动:用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制, 如:当选择上/下运动时, 按下起动按钮, 机械手上升, 按下停止按钮, 机械手下降;当选择左/右运动时, 按下起动按钮, 机械手左移, 按下停止按钮, 机械手右移;当选择夹紧/放松按钮时, 按下起动按钮, 机械手夹紧, 按下停止按钮, 机械手放松, 该方式用于机械手系统的“回原位”操作本系统中, 可用手动方式用于机械手的初始状态定位, 用操作面板上的按钮来点动执行相应的各动作;

(2) 单步:每按一次起动按钮, 机械手完成一步动作后, 自动停止;

(3) 单周期操作:机械手从原点开始, 按一下起动按钮, 机械手自动完成一个周期的动作后, 返回原位 (如果在动作过程中, 按下停止按钮, 机械手停在该工序上, 再按下起动按钮, 则又从该工序继续工作, 最后停在原位) , 本系统采用单周期方式进行机械手的工艺过程 (机械手移动到传送带B工件处——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置) ;

(4) 连续操作:机械手从原点开始, 按一下起动按钮SB3, 机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环, 在工作中, 若按一下停止按钮SB4, 则机械手将继续完成一个周期的动作后, 回到原点自动停止。

三、对直流电机的正/反转的控制

直流电机的控制电路较为简单, 一般只要考虑PLC的输入、输出的接线就可以了。这样的电路单独没有什么意义, 但是却是生产线上不可缺少的部分。

直流电机的正、反转控制也是生产线上常见的控制要求, 实现起来也是比较简单的, 只是在应用中要注意以下一些方面:

A.在某些应用电路中, 是不允许正、反转控制继电器同时得电闭合的, 在这种控制方式中, 单纯的依靠软件户所来保证正、反转控制继电器不要同时得电是不可靠的, 这是因为PLC执行指令的速度很快, 而外部的实际继电器由线圈得电到触电闭合, 以及由线圈失电到触点断开均需要延迟一段时间。在这种情况下, 电路中不仅要有软件互锁, 而且要由硬件互锁。

B.在实际应用中, 可以采用H桥驱动直流电机, 实现正、反转控制。常用的H桥驱动电路有两种, 各有利弊。

在直流电动机的正、反转应用中, 还应当注意当直流电动机由一个旋转方向变换为另一个旋转方向的瞬间, 此时直流电动机的直流电源和直流电动机的电枢反电动势是同乡串连的, 因而此时直流电动机将承受很大的电枢电流, 如果这个电流比较大, 就可能造成直流电动机烧毁, 解决的方法是等待直流电动机的转速降低到一定程度后, 再改变直流电动机的旋转方向。

四、结束语

综上所述, PLC具有软件简单易学, 使用维护方便, 运行稳定可靠, 设计施工周期短等特点;PLC可进行模拟量控制, 位置控制。在机械手系统中, 采用PLC控制, 将传统的继电器控制逻辑变为PLC的程序控制逻辑。PLC的内部继电器可代替所有用于逻辑控制的中间继电器, 使噪音下降, 使用设备寿命延长, 体积减小。在指导老师的帮助下, 本着技术先进经济合理, 切实可行的原则进行设计, 且充分考虑了我国的经济现状, 采用的生产设备都是国内的, 因此本设计有一定的可行性。

摘要：本文介绍了如何利用PLC的自动控制和逻辑运算的优点改变PLC的程序及参数, 达到灵活控制设备运行的目的, 从而使设备操作变得更方便。通过对物料搬运机械手装置结构与功能的介绍, 给出了FX2N-48MT型PLC在机械手控制中的应用实例, 重点分析了基于PLC的机械手控制系统组成, 并详细论述了以PLC为核心对步进电机和直流电机进行综合控制的软、硬件实现方法。

关键词：PLC,机械手

参考文献

[1]陈立定, 苏开才, 《电气控制与可编程控制器》.广州:华南理工大学出版社, 2001

[2]李乃夫, 《可编程控制器原理、应用、实验》 (第二版) .北京:中国轻工业出版社, 2000

[3]廖常初, 《PLC编程及应用》.北京:机械工业出版社, 2003

[4]吕景泉, 《可编程控制器技术教程》.北京:高等教育出版社, 2001

三菱PLC定位系统 篇2

目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是PLC控制实现的，控制功能灵活，因此，设计出基于PLC全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。

本设计采用物美价廉的三菱为控制核心,为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的PLC基本功能,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。关键词：PLC，洗衣机，梯形图

I

目录

摘要..........................................................................I 1 洗衣机的概述...............................................................1

1.1洗衣机的分类...........................................................1

1.1.1 按结构形式划分......................................................................................................................1 1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分...............................................................................................1 1.1.3 按自动化程度分为.................................................................................................................1 1.2全自动洗衣机的介绍.....................................................2 2 三菱PLC洗衣机控制系统设计要求.............................................3

2.1控制要求...............................................................3 2.2解决思路...............................................................4 3 软件设计...................................................................4

3.1 洗衣机工作流程图.......................................................4 3.2可编程控制器的基本指令.................................................5 3.3 梯形图设计............................................................11 4 调试与检测................................................................14

4.1 程序传送.............................................................14 4.2 监控／测试...........................................................14 4.3 I/O地址分配与接线图..................................................14 参考文献.....................................................................16 附录 总梯形图................................................................17

II 洗衣机的概述

1.1洗衣机的分类

1.1.1 按结构形式划分

洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分

按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：

（1）滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：a、前装式滚筒洗衣机；b、顶装式滚筒洗衣机。

（2）波轮式（涡卷式）洗衣机也称日本式洗衣机：优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。

（3）搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。1.1.3 按自动化程度分为

按自动化程度分为如下几种：

（1）普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。

（2）半自动型洗衣机：a 半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。b 半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。

（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。其类型有：a 机械全自动型：由电动程控器控制。b 电脑全自动型：由电脑程控器控制。

1.2全自动洗衣机的介绍

全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。

它能实现的功能有：首先系统处于初始状态时，按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。2秒后开始洗涤，洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10秒结束全部过程，自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣机的实物示意图如下图1.1所示。

进水口启动按钮停止按钮排水按钮控制器高水位开关内桶外桶低水位开关排水口波盘洗涤电机

图1.1 全自动洗衣机的实物示意图

全自动洗衣机有各种洗涤程序,可供自由选择,工作时间可任意调节(洗涤0～16分钟,脱水0～5分钟)而且工作状态及洗、脱时间在面板都有显示,能自动处理脱水不平衡(具有各种故障和高低电压自动保护功能),工作结束或电源故障会自动断电,无需看管,确保安全。它还具有浸泡,手洗水流功能。它省时省力，操作简单，非常方便的适用于人们的日常生活中，给人们带来了更多的好处。三菱PLC洗衣机控制系统设计要求

本设计采用三菱PLC对洗衣机的工作流程进行控制，使其实现全自动洗衣机的功能。

2.1控制要求

（1）按下启动按钮SB1，进水电磁阀打开，进水指示灯亮（HL1点亮）；

（2）进水到达水位上限（按上限按钮），进水电磁阀关闭（HL1熄灭）。波轮电动机进行搅拌，开始洗涤，按照正转15s→停3s→反转15s→停3s的顺序反复进行30次；（3）洗涤过程结束，排水电磁阀打开（HL2点亮），开始自动排水；

（4）排水到达水位下限（按下下限按钮），排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。排水电磁阀关闭2s后，进水电磁阀打开（HL1点亮），开始第二次洗涤，并重复（1）~（4）的步骤；

（5）洗涤过程完成3次（第三次按下限按钮）时，开始甩干（甩干电动机工作）；洗衣机在甩干的同时自动排水;（6）甩干与排水过程中共同进行10s后，同时结束，排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。蜂鸣器HA进行蜂鸣报警（0.5s通，0.5s断），提示洗涤过程结束，直到按下停止按钮停止蜂鸣。

2.2解决思路

1.根据全自动洗衣机的控制要求，了解需要通过定时器来完成洗涤过程（正转与反转的交替）及蜂鸣器的报警的控制过程。

2.利用传感器来控制进水与排水的过程

3.利用输出所存和输出解锁存线圈更方便的来实现点动按钮的控制。软件设计

3.1 洗衣机工作流程图

脱水开始设定水位排水按下启动按钮Y水是否排完？N进水Y

水位到设定水位？Y延时10秒停止进水延时2sN

电动机反转洗衣电动机正转洗衣洗衣过程运行3次？Y洗完报警延时15秒结束暂停3秒

洗衣3次N延时15秒暂停3秒 Y图3.1洗衣机工作流程图

3.2可编程控制器的基本指令

（1）自锁电路

图3.2自锁电路梯形图

1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。

2、将X0钮子开关合上，Y0指示应亮。

3、将X0开关断开，Y0指示灯扔保持亮。

4、将X1开关接通，Y0指示灯灭。

图3.3自锁电路时序图

（2）S/R置位复位指令

图3.4 S/R置位复位指令应用梯形图

1、编程：用编程器或编程软件输入程序、并检验。

2、合上X1号开关，观察Y0指示灯。

3、断开X1号开关，观察Y0指示灯。

4、合上X2号开关，观察Y0指示灯。

5、断开X2号开关，观察Y0指示灯。

图3.5 S/R置位复位指令应用时序图

（3）PLS脉冲指令

图3.6 PLS脉冲指令应用梯形图

1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检查。

2、运用程序。

3、合上X0开关，观察Y0指示灯。

4、断开X0开关，观察Y0指示灯。

5、合上X1开关，观察Y0指示灯。

6、断开X1开关，观察Y0指示灯。

图3.7 PLS脉冲指令应用时序图

（4）定时器指令与应用

图3.8定时器指令应用梯形图1、2、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。合上X0开关，观察Y0、Y1输出的变化。

图3.9 定时器指令应用时序图

（5）振荡器

图3.10 振荡器梯形图1、2、3、输入程序并检验，然后运行程序。观察Y0的变化。

闭合X0开关，观察Y0的变化，并监控T0、T1的工作情况。

图3.11振荡器时序图

（6）计数器指令与应用

图3.12 计数器指令应用梯形图1、2、3、4、编程输入程序并检验，然后运行程序。当X0开关断/通一次，计数器现行值加1。当X0开关断/通5次时，计数器现行值加1。当X1开关接通/断开时，C0复位，Y0灯灭。

图3.13 计数器指令应用时序图

（7）步进指令

图3.14步进指令梯形图1、2、3、编程：输入程序，并检验。

运行程序，监控S0、S1顺序接通X0-X3开关，观察Y0、Y1的发光指示。X3为关闭步进转换指令。

3.3 梯形图设计

SWOPC－FXGP／WIN－C为一个应用于FX系列可编程控制器的编程软件，可以在Windows98/ME/2000/XP操作系统下进行梯形图的编辑和指令表程序的编辑。微机与PLC的连接，可以用三菱公司的SC－08型电缆线串接SC－09型电缆线，SC－08的9针插头接微

机的RS232串行口，SC－09的圆形插头接PLC的通讯口。

运行SWOPC－FXGP／WIN－C软件。当选用语句表编程方式时，用鼠标点击语句表编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。用键盘输入语句表程序，覆盖工作区的“NOP”语句，回车后自动换行，当使用语句表编程时，梯形图编辑区立即将程序自动转换成梯形图，因此可以同时生成二个文件。当选用梯形图编程方式时，用鼠标点击梯形图编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。点击菜单栏[视图]－[功能]，将显示梯形图的绘图工具。编辑梯形图时，首先确定光标位置，在绘图工具栏内点击欲用的元件，此时出现一个对话框，输入元件号后，元件图形出现在原光标位置。按照这种方法，逐一将元件加到梯形图上。当梯形图完成后，点击工具栏的转换按钮，可以将梯形图转换成语句表程序。梯形图的单元设计如下:（1）按下启动按钮SB1时，S0初始化。按下停止按钮SB2，采用区间复位ZRST指令使洗衣机停止工作。启动和停止的梯形图如图3.15所示。

图3.15启动和停止梯形图

（2）按下启动按钮SB1，状态元件S20驱动进水电磁阀YA1输出线圈Y000，洗衣机进水，按下SB3可以实现手动排水，水到达高水位时SQ1闭合，状态元件S21驱动定时器T0延时2S，状态元件S22驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始洗涤。延时15S，再暂停3S后，状态元件S24驱动接触器KM4闭合，驱动输出线圈Y003电动机M反转。同样洗涤15S，在暂停3S。通过计数器C0和定时器T4的控制，如此洗涤3次。洗衣机的洗涤梯形图如图3.16所示。

图3.16洗衣机洗涤梯形图

（3）洗涤3次后，状态元件S26驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始脱水。低水位开关SQ2，脱水离合器YA3驱动输出线圈Y004，通过计数器C1计数3次，洗涤完成，状态元件S27驱动线圈Y005报警10S结束整个洗衣机的洗涤。脱水和报警结束梯形图如图3.17所示。

图3.17脱水和报警结束梯形图 调试与检测

4.1 程序传送

计算机RS232 C端口及PLC之间，必须用指定的电缆线及转换器连接。

读入――将PLC中的程序传送到计算机。操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[读入]菜单命令。

写出――在PLC设置为STOP时，将计算机的程序发送到PLC中，操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[写出]菜单命令，此时出现写出对话框，回答对话框并按确认按钮后完成。

校验――将计算机及PLC中的程序加以比较校验，操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[校验]菜单命令。

4.2 监控／测试

PLC在运行时，可以利用“监控／测试”功能，监控元件，触点或线圈的工作情况。亦可以修改定时器与计数器的设定值。

当点击梯形图编辑区，可以完成如下监控：

首先执行[监控／测试]－[开始监控]菜单命令，监控／测试菜单出现如下几种监控命令。

元件监控（光标）――执行[监控／测试]－[元件监控]（光标）命令后，将光标选定的元件登录在元件监控窗口，可以进行监控。

改变设置值――执行[监控／测试]－[改变设置值]菜单命令后，出现改变当前值对话框。可以对定时器和计数器的设定值进行修改。

4.3 I/O地址分配与接线图

根据洗衣机操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。PLC洗衣机控制的I/O地址分配如表4.1所示。

表4.1 I/O分配表

牢记此分配表，将模块上的I/O口按照下图接线图连接好，检查无误后，将软件程序下载到模块中去，开启电源，手动操作按照设计要求演示好洗衣机的各个功能，修改程序直到将其能完善处理设计要求的各个功能。

图4.1模块接线图

参考文献

[1]张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：人民邮电出版社、2005.1 [2]李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005 [3]潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003（3）[4] 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999 [5] 王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J].潍坊学院学报,2000 [6] 余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统[J].广东技术师范学院学报,2005 [7] 周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,2005 [8] 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,1998 [9]钱如竹.快修家用洗衣机.北京 ：人民邮电出版社,2003

三菱PLC定位系统 篇3

根据实际, 在设计中重点针对机械手控制系统进行研究和论证。具体内容如下:一是选择四层电梯, 以上下行控制、开关门控制以及内外呼叫控制为主;二是需要运用高质量、寿命长感应器的信号输入来实现PLC控制;运用SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件编写PLC编程语言梯形图。

1 关于系统控制方案的确定

以电动机为动力的电梯, 按具体用途可以分为乘客电梯、载货电梯、观光电梯以及车辆电梯等, 在系统自动控制过程中, 其设计之前主要考虑以下几点:一是需要了解电梯硬件以及控制要求;二是确定控制细孔所需的输入、输出设备, 具体包括开关、传感器、继电器等;三是根据I/O点数选择可编程控制器PLC类型;四是分配输入输出点, 编制输入输出端子的接线图;五是根据要求编写程序;六是测试输入程序;七是电梯整体联机调试。

这里以四层电梯为例, 针对自动控制系统设计具体方案如下:

1.1 开门控制

为了保证电梯安全性, 因而其开、关信号以及故障报警信号是互锁的。通俗地说, 也就是当开、关信号都无法正常运行时, 其报警信号应该正处于有效时间。而当某一层楼指示灯亮时, 则表示该层正处于开门、关门或者延时状态。

1.2 呼叫控制

根据控制要求, 假设有乘客按下某层呼叫建, 这是亮的是与之相对应的指示灯, 但是电梯却还有一段时间才能启动, 因而在呼叫信号设计中需要一直保持到电梯运行到相应位置, 其信号才消除。

1.3 上下行控制

(1) 需要在每层楼间分别设置呼叫按钮。

(2) 假设电梯收到信号后以5S/ 层速度运行, 具体需要用层楼灯来显示电梯的运行状况。

(3) 呼叫请求结束前, 不得接受其他请求, 还有每层楼间、上下行等指示灯之间不能同时亮, 而当故障报警信号有效时, 其余命令全部无效。

相比较电器控制方式, 采用PLC控制电梯具有以下几点优势:

(1) 从控制方式来看, 可以轻易改变逻辑或者增加功能。

(2) 从工作方式来看, 用PLC控制则是串行工作, 不受约束。

(3) 从控制速度上看, PLC主要是通过半导体来控制, 无触点, 速度快, 自然也无抖动。

(4) 从可靠维修来看:采用PLC控制系统, 则无触点, 寿命长, 而且还具有一种自我诊断功能, 便于现场调试和维护。

2 关于系统硬件设计选型

2.1 可编程控制器 (PLC) 选型

在选择具体PLC工程设计选型时, 重点需要根据工艺特点以及应用要求。应逐一分析, 明确控制具体范围、相应控制任务, 具体动作操作, 然后估算具体点数、以及相应存储器容量和确定PLC具体作用等, 综合各种因素最终选择PLC和以及控制系统。目前市场上PLC种类相对较多。本文着重选择三菱公司生产的FX2N-64MR型号可编程控制作为控制器进行详细分析。

2.2 选择变频器

由于条件限制, 本文着重通过模拟状态进行。主要是通过变频器外部控制实现电动机熟读以及方向变化。为了数据更具有真实性, 本文主要针对三菱E540 变频器进行模拟实验。

2.3 选择电动机

根据电梯实际作用, 电动机应该具有以下特征:一是能频繁起制, 而且电流小;二是在运行过程中噪声相对较低, 散热功能相对较姣好。与此同时, 曳引电动机还应该具备两个轴伸端:一是与减速器耦合, 一是非传动端, 一般装有飞轮。主要是为了增加转动惯量。综合考虑各种因素, 本文着重选择, J250 系列永磁无齿曳引机。

2.4 PLC外部电路的设计

2.4.1 电梯报警设计

在设计中, 先模拟电梯出现故障, 设计按下报警信号, 这时指示灯亮, 同时产生报警声, 并且需要延时到10S。10S后, 系统重新设置。

2.4.2 定位系统设计

模拟间, 一般都有指示灯显示电梯所在位置。比如当电梯停靠在一楼时, 通过传感器检测, 给PLC输入信号, 输出信号连接译码电路, 使发光二极管点亮, 从而显示此时电梯停在一楼。

3 关于系统软件具体设计

相对而言, 图形编程语言中使用最多的是梯形图。而梯形图一般直观易懂, 电气工作人员很容易掌握。在具体设计过程中, 应着重围绕图形中触点之间的逻辑联系, 以便推算出与图示中各个线圈相对应的编程元件状态。而这种逻辑解算都是按从左至右、从上到下的顺序进行的。具体系统工作流程简析如下:

(1) 需要初始设置;

(2) 需要确定检测目标层外是否有呼叫, 或者电梯内是否有呼叫, 没有直接结束;

(3) 分辨呼叫本层是否与目标层相吻合, 如果吻合, 直接开门;

(4) 重新确认电梯启动具体方向;

(5) 电梯重新启动;

(6) 电梯开始加速;

(7) 电梯处于高速运行状态;

(8) 对应格层检测;

(9) 检测是否到达目标层, 如果不是, 继续保持高速运行状态;

(10) 检测到达目标层, 电梯开始减速;

(11) 与目标层进行平层检测;

(12) 电梯停止;

(13) 电梯开门;

(14) 电梯延时一段时间后自动关门;

(15) 重新检测是否需要停止, 如果不是, 则需要原地等待;

(16) 重新确认运行是否结束, 如果结束则电梯停止运行。

4 总结

总而言之, 本设计重点是围绕PLC, 通过其强大控制功能, 最终实现利用可编程控制器来控制电梯。相比而言, 它编程简单形象, 接线容易, 而在扩展简单。当增加电梯功能的时候, 只要在接线上增加行程开关, 及时输入信号就行;至于软件更简单, 直接相应增加相关程序以及输入具体功能就行。

参考文献

[1]陈立定, 吴玉香, 苏开才.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社, 2001.

三菱PLC定位系统 篇4

近年来,可编程序控制器(PLC)凭借其出色的模拟量、数字量、人机接口、网络通信等能力,成为了工业控制领域的主流控制器[1,2,3]。为了实现对现场的实时监控,必须获得控制器的状态和内部数据,实现P L C与P C之间实时通信,以便使现场的管理、监视和控制一体化。上位机监控系统的开发通常有两种方式:1.采用组态软件(如WINCC、力控、组态王等)来设计监控系统,该方式不需要编写P L C驱动程序,组态简单,开发周期短;2.采用高级语言(如C#,VC++,V B等)自主编写监控系统,该方式难点在于需编写P L C通讯程序,但灵活性好。对于规模较小的系统来说,采用组态式监控软件成本太高,采用第二种方式比较合理。

本文针对三菱系列PLC,以MX组件[4,5,6]为基础,采用C#程序调用A C T控件中的函数,实现了上位机P C与不同型号三菱P L C之间的通信,并针对某附着力测试系统以三菱F X 2 N-3 2 M R型号P L C为下位机,以微软公司的Visual Studio 2005作为开发平台,采用C#为编程语言,用MX Component作为底层驱动接口,采用R S 4 8 5为通讯方式开发了一套监控系统,实现了上位机P C对P L C软元件状态与数据的实时采集和控制。

2 三菱MX组件

三菱M X通信软件包是三菱公司为增强其F A(Factory Automation)产品的二次开发能力,而针对W i n d o w s系统开发的软件辅助工具,通过它能轻易地使计算机与三菱控制器产品之间建立通信,实现数据的动态交互。该软件包使得基于C#、V C++、V B等高级语言开发的监控系统设计变得简易,实现与各种通信网络及控制接口的通信而无需涉及任何通信协议。

目前,M X通信软件包能连接通信的三菱P L C包括Q、Qn A、A/An S及FX系列,在网络方面,包括以太网、MELSECNET/H、CC-Link和RS-232串行通信模块。M X软件包与三菱P L C的架构图如图l所示。

图1中处于底层的是三菱P L C以及与P L C进行串行通信的各种三菱工控网络通讯模块。中间部分便是M X通信软件包,起着使应用程序和外部通信模块、网络模块建立直接数据联系的作用。它不用考虑各种通信协议的不同,是只要经简单处理即可实现通信的Active X控制库。设计者可根据需要快速进行系统的构建和改组,MX Component能大幅减少编制通信程序的工时,对程序开发作业的高效化作出贡献,它使各种应用程序的开发成为可能,使对PLC的远程数据监控实施变得简单。

3 监控系统设计

3.1 系统结构

在上述M X组件介绍的基础上,本节给出某测试监控系统的具体设计过程。该系统包括下位机P L C及仪表部分和上位机监控软件部分,在硬件方面需要485ADP通讯模块、RS232/485转换模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及通信电缆等,上位机监控软件通过调用A C T控件中的各种函数访问P L C,实现上位机与P L C数据的动态交互,系统的结构框图如图2所示:

3.2 下位机PLC通讯参数设置

在两个串行通讯设备进行任意通讯之前,必须设置相互可辨认的参数,只有设置一致,才能进行可靠通讯。F X系列P L C通讯参数设置有两种方法:

方法1:由特殊寄存器D8120的内容指定,交换数据的个数、地址用RS指令设置,并通过PLC的数据寄存器和文件寄存器实现数据交换,在PLC程序中向D8120寄存器传送设置数据,参数包括波特率、停止位和奇偶校验等,它们通过位组合方式来选择,这些位存放在数据寄存器D8120中,D8121可设置PLC地址,具体规定如下表1所示:

表1串行通讯数据格式

使用说明如下:

如果D8120=H4081,则PLC通讯参数为:通讯波特率:9600bps;通讯数据位:数据位8位,无校验,1位停止位;总数校验:无;传输控制协议:协议格式1;参数设置部分P L C程序如图3所示:

方法2:打开PLC编程软件GX developer进行参数配置,左侧导航器参数/PLC参数,双击出现FX参数配置如图4所示:

两种方法选择一种即可,本文采用采用第二种参数设置方式,PLC参数设置完毕后就可以根据控制流程编写P L C程序,这里不再赘述。

3.3 上位机监控软件设计

由于下位机PLC采用的是FX2n-485-ADP通讯模块,所以上位机应该调用A C T控件中的A c t F X 4 8 5 B D控制。步骤如下:

首先打开Visual Studio 2005集成开发环境,新建一个w i n d o w s应用程序,其次在工具箱的空白处右键“选择项”,选择MITSUBISHI Act FX485BD Control(如图5所示),点击确定,在工具栏会出现相应的空间图标,然后将其拖拽到F o r m窗体即可。

在程序的初始化部分对所添加的485BD控件按照下位机PLC的设置进行相应的初始化,这样才能确保上位机与下位机通讯正常,初始化部分代码如下:

表2显示了Act FX485BD控制所具有的属性及其缺省值。

在上述通讯基础上,开发的系统主界面如图6所示,该上位机监控系统能够自动完成原来由操作人员所从事手动测试,人工计量,数据分析等功能,通过软件自动实现任务单申请、任务单分配、自动测试及测试数据分析等工作,还具有自动生成曲线、系统管理等功能,它的使用提高工作效率,方便企业管理。

4 结束语

通过实验表明,利用三菱提供的M X控件编写数据采集程序,能够有效、迅速地获取PLC内部软元件的状态和数据,开发人员省去了烦琐冗长的通讯部分,只需编写流程处理和数据处理模块,提高了监控系统的开发效率,能够满足一般系统的控制和数据采集处理的要求,由此开发的某测试系统,很好的完成了对现场P L C参数的采集、显示和存储,运行效果良好。

参考文献

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三菱PLC定位系统 篇5

关键词：逻辑控制器,分拣机器人,直角坐标,检测元件

0 引言

早期自动化生产线的控制系统多采用交流接触器、继电器等繁杂的电器元件实现集成, 但随着控制技术、传感器与电子技术的快速发展, 该类控制方法已无法满足自动化生产工艺的控制需求, 特别是随着我国人口红利的消失, 人力资源成本在急剧上升, 现代工业越来越要求“机器换人”支撑企业发展, 保持成本竞争力[1,2]。

机器人属于集电子、控制、机械、传感与智能技术于一体的高科技产物。其中自动分拣机器人是目前应用范围最为广泛的一类机器人。分拣机器人不仅能够实现物料的搬运, 而且能够根据物料特性进行归类放置, 因此市场前景巨大。当前市场上分拣机器人普遍采用视觉CCD进行识别分拣[3,4,5], 且机器人本体结构普遍为DETAL或多轴伺服系统, 但造价昂贵, 难以满足小微企业的现实需求, 因此需要迫切研发一种经济廉价, 开放式的机器人来满足低端市场的巨大需求。由于经济型机器人技术门槛相对较低, 市场竞争也将日趋激烈, 因此开发一种价格经济, 同时具备二次开发功能的开放式机器人, 从而适应小微企业的工艺升级和技术创新, 具有重要意义[6]。

直角坐标机械手是目前技术比较成熟的一类机器人, 特别是三维坐标机器人, 由于能够实现XYZ三维坐标空间运动, 实现立体空间的任意位置的上下料与搬运工作, 且加工制造成本较低, 结构简单, 因此应用前景很好, 是目前众多机器人生产厂商的主打产品之一。当前我国大部分机器人厂商生产此类机器人普遍采用智能集成控制器和伺服电机等组成较高精度的控制系统, 智能控制器普遍采用单片机或DSP为处理核心。单片机系统处理速度较慢, 稳定性差, 抗干扰能力弱;而DSP核心控制器成本较高, 形成的智能集成控制器二次开发能力较低, 灵活度差, 且系统整体成本相对较高[7]。

相对而言, PLC价格低廉, 功能强大, 对于小微企业初期, 可以采用独立PLC控制, 随着企业的壮大, 可以通过上位机与众多PLC通信联网, 实现分散控制, 集中管理。而且PLC可靠性高, 抗干扰能力强, 可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场, 适合工作环境相对艰苦的小微企业。

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法, 对于复杂的控制系统, 设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。若企业工艺流程改变和技术升级, 只需通过相应调试, 即可适应新的任务工况。PLC的故障率很低, 且有完善的自诊断和显示功能, 这对小微企业至关重要。

1 元器件与部件选取原则

1.1 控制器选取

采用三菱PLC作为控制器, 该PLC价格经济, 功能强大, 性能稳定, 能够满足多功能、开放式的控制系统要求。

1.2 动力装置选取

研发的直角坐标机器人将采用步进电机作为动力装置, 步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或直线位移的开环控制执行元件。相比伺服电机, 步进电机价格低廉, 通过步进电机驱动器与PLC结合, 即可利用脉冲来实现转动速度的控制。相比异步感应电机, 其无需变频器即可实现加减速控制, 是最经济的一种动力执行电机。系统选用三个42步进电机来实现机械手驱动传送控制。

1.3 传动机构与执行器选取

针对研制目标, 可以选取三副梯形丝杆滑台来组成一个空间XYZ直角坐标机械手传动机构, 实现机械手的前进、后退、左移、右移、上升和下降的目标。末端执行器可以选择技术成熟、性能稳定的气动机械爪机构实现末端的抓取与收放。

1.4 检测与感知传感器选取

系统要进行物料的传送和检测, 就需要用到传感器。要对是否有物件通过进行判断, 就需要用到光电传感器。光电传感器的工作原理:当光电传感器检测到有物体通过时, 其信号线将会接通, 对应的输入信号为1, 自带的指示灯就会亮起来, 一般指示灯为红色, 在没有物体通过时, 指示灯就会处于不通电状态, PLC可根据光电传感器发出的这一信号来执行抓取物体这一动作。

2 机械手分拣任务流程设计

该机械手系统自动判断工作台上是否有工件通过的工作流程如图1所示。如果有工件通过, 机械手要到达指定位置将工件抓取, 然后将工件放到传感器上方判断工件颜色是否为黑色, 如果是黑色的工件, 则将工件放到工作台后方指定位置, 如果工件颜色不是黑色的, 则将工件放到工作台前方指定位置。系统采用一个三菱PLC、4台步进电机和一个二位五通电磁阀, 其中3台步进电机用来驱动空间直角坐标机械臂运动, 第4台步进电机用来驱动传送装置。选用供电电压为5V的光电传感器来判断颜色。

3 三菱PLC的I/0资源分配与程序设计

机械手系统I/O分配及软元件说明如表1所示。梯形图程序设计如图2所示。

4 结语

针对机械手分拣取料控制系统, 设计了基于三菱PLC的三轴坐标机械手。利用光电传感器非接触探测的方法来检测工件的有无和判断工件的颜色, 解决了机械手送料与检测的问题。对机械手硬件系统选取原则进行了分析, 确定了任务的执行机构、供电装置和传感器等, 针对机械手送料与检测任务对PLC的I/O地址进行了分配, 并编写了任务流程梯形图程序。所研制的三轴坐标分拣机器人能够满足任务要求, 对于经济型机器人研制具有重要工程价值。

参考文献

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三菱PLC定位系统 篇6

随着工业自动化的发展,无人自动化车间[1]的普及将成为一个趋势。不下车间的情况下随时掌控生产现场工艺参数、监控设备状态以减少过程失误和降低成本并提升产品的质量[2]成为了无人自动化车间的必备条件。CIM(Computer Integrated Manufacturing)能够统一管理各设备的生产流程,提高设备效率以达到快速量产,进而提升产能输出。该系统的主要框架如图1所示。该系统主要分为两部分:第一部分为采用TIBCORendezvous控件[3]的上位机和CIM的通讯,实现了CIM实时监听上位机;第二部分为采用MX控件[4]的上位机和PLC的通讯,实现了上位机实时对PLC的状态的采集和控制。

2位机监控PLC的系统设计

2.1系统框架

该系统分为两部分:第一部分为上位机监控系统;第二部分为PLC通讯参数设置。在硬件方面需要以太网模块QJ71E71、交换机以及通信电缆等,上位机监控软件通过调用Act Easy IF控件中的各种函数访问PLC,实现上位机和PLC数据的动态交互。

2.2上位机监控系统

2.2.1上位机监控PLC的主界面

上位机监控PLC的主界面如图2所示。上位机监控画面由两个子窗体构成,两个子窗体包含在一个父窗体中,每个子窗体分别对于一个PLC,上位机轮流刷新PLC中的软元件状态,以达到实时监控的目的。

2.2.2上位机监控画面的创建

父窗体设置:将其IsM di Container属性设置为true,将其name属性设置为Frm_Main。

子窗体设置:在项目中添加两个Windows窗体,并将其命名为Frm_Left.cs和Frm_Right.cs。完成以上设置后,父窗体和子窗体画面的创建代码如下:

2.3 PLC通讯参数设置

上位机监控系统采用的以太网模块为QJ71E71,通过GX Work2对PLC进行设置网络号、IP地址等如图3、图4所示。

2.4上位机监控系统的通讯测试

通过PLC Monitor Utility设置向导对上位机侧和PLC侧的参数进行设置,设置画面如图5所示。需要注意的是图5中上位机侧的IP地址和图4中的IP地址必须在一个网段内,且不能重复,否则上位机和PLC通讯测试不成功。

2.5通讯端口打开、关闭、刷新

要达到CIM系统实时监控设备的状态,必须实时判断上位机和PLC是否连接成功,以达到实时监控的目的。上位机和PLC通讯测试成功后,在程序中调用Act Easy IF控件中的Open函数和Close函数来实现通讯端口打开与关闭。上位机和PLC连接成功时,采用Act Easy IF控件中的Read Device Block、ReadDevice函数来批量、逐个读取PLC的软元件的状态,上位机把从PLC中读取的状态以XML格式定时发送给CIM;上位机和PLC连接失败时,上位机把连接失败的状态及时发送给CIM,便于及时对设备进行检修维护。对应的程序代码如下:

3实时监听上位机的系统设计

该系统能够实现上位机定时以XML格式发送PLC的状态,从而达到实时监控设备的运行状态。该系统包括三个部分:TIBCO控件的初始化;CIM系统和上位机的通讯;上位机以XML格式定时发送数据。

3.1 TIBCO控件的初始化

在TIBCO控件初始化前,必须将上位机监控软件C#Winform和CIM系统关联起来,因此引用TIBCO.Rendezvous.dll动态链接库,具体操作过程如图6所示。TIBCO的初始化数据有5个,分别为Service、Net Work、Daemon、Subject、Field Name。C#通过对XML格式的初始化文件进行处理,从而分别得到5个初始化数据的初始值,如图7所示。

3.2 CIM系统和上位机的通讯

在TIBCO控件初始化成功后,上位机调用TIBCO控件中的Open函数和Close函数来实现通讯端口打开与关闭CIM系统和上位机的通讯程序代码如下所示:

3.3上位机以XML格式定时发送数据

在上位机和CIM系统通讯成功后,上位机会定时向CIM以XML格式发送设备的报警信息液晶平条形码、脱泡瓶数统计等信息。对应的程序代码如下:

4结语

采用上述方法设计的CIM系统,具有编程简单快捷、系统运行可靠、稳定的特点,能够很好地满足客户的需求,便于工程师随时了解生产现场的工艺参数、设备的运行情况,以提高生产效率和降低设备的故障率。

参考文献

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[3]杜晖.TFT-LCD产业中系统集成项目管理研究—CIMS系统的构建与实施[D].北京:北京邮电大学,2012.

三菱PLC定位系统 篇7

1 一般断电保持功能的实现

设备遭遇断电后, 能将当前状态保存在一个具有断电保持功能的数据寄存器中, 等来电后恢复断电前记录的状态开始自动运行。梯形图见图1。

这里需要解释的是M8000是PLC的一个特殊辅助继电器, 它的名称为运行监控, 功能是当PLC拨动RUN开关后, M8000在RUN中常时处于ON。M8047也是一个特殊辅助继电器, 它的名称为STL监控有效, 并且在END指令执行时处理, 驱动此M时, D8040~D8047有效, 即将状态中S0~S899的动作中最小地址号保存入D8040中, 并将紧随其后的ON状态地址号保存入D8041中, 以下依此顺序保存8点元件, 将其中最大元件保存入D8047中。梯形图中第0步的含义就是当RUN后激活M8000, 使得M8047得电, 使得与之对应的D8040数据寄存器中记录当前的工作步。

M8007是瞬停检测, 停电检测时间 (D8008) 的变更, 功能是即使M8007动作, 若在D8008时间范围内则PLC继续运行。D8008的初始值为10ms, 可以通过顺控程序修改D8008的内容, 可以在10~100ms范围内更改停电检测时间。梯形图中第3步的含义是当M8007检测到瞬停, 就将D8040中记录的当前运行参数保存到D500 (D500具有断电保持功能) 。

M8002是初始脉冲, 即在PLC由STOP→RUN时, 仅在瞬间产生一个有效脉冲。梯形图中第9步的含义是当PLC在RUN的瞬间, 用接点形式比较指令AND<>进行比较D500和K0。当D500中的数值不是0, 即判断现在的运行状态不在S0步, 那就将D500中的数值给变址寄存器V0, 同时将常数1 (K1) 传递给从S0开始到S15中V0所记忆的那个状态 (K4S0V0) , 也就是激活断电前的那个状态。

梯形图中第25步的含义是当PLC在RUN的瞬间, 用接点形式比较指令AND=进行比较D500和K0。当D500中的数值为0, 就激活S0步。

2 意外断电, 断电时间很短暂

如果设备遭遇意外断电且断电的时间在10秒以内, 设备要求能在重新上电时直接继续断电前的运动。这种情况应当如何解决呢?梯形图见图2。

梯形图中第0步的含义任然是当RUN后激活M8000, 使得M8047得电, 使得与之对应的D8040数据寄存器中记录当前的工作步。梯形图中第3步的含义是当M8007检测到瞬停, 就将D8040中记录的当前运行参数保存到D500;并且当前时间的秒 (D8013) 存入D400;当前时间中的分通过乘以60变成秒后 (MULP M8014 K60) 存入D402;当前时间中的时通过乘以3600变成秒后 (MULP M8015K3600) 存入D404。

M8002是初始脉冲, 梯形图中第28步的含义是当PLC在RUN的瞬间, 用接点形式比较指令AND<>进行比较D500和K0。当D500中的数值不是0, 即判断现在的运行状态不在S0步, 那就将现在的秒数减去原来D400中记忆的秒数重新给D400赋值;同时将现在时间中的分通过乘以60变成秒后存入D406;现在时间中的时通过乘以3600变成秒后存入D408。然后现在的分数 (D406) 减去原来D402中记忆的分数重新给D402赋值;同时现在的时数 (D408) 减去原来D404中记忆的时数重新给D404赋值。然后把D402的值加上D404的值放入D410 (ADDP D402 D404 D410) , 把D410的值加上D400的值放入D412 (ADDP D410 D400 D412) , 这些运算都是为了算出断电到上电后的时间差。

梯形图中第83步, 重新上电后, 判断断电时间在10秒内, 那就将D500中的数值给变址寄存器V0, 同时将常数1 (K1) 传递给从S0开始到S15中V0所记忆的那个状态 (K4S0V0) , 也就是激活断电前的那个状态。

梯形图中第104步的含义是如果重新上电时, 当D500中的数值为0, 就激活S0步。

3 断电时间在10秒和60秒之间, 重新上电时, 按下启动按钮继续断电前的运动

意外断电, 断电时间超过10秒, 但小于60秒, 重新上电后, 按下启动按钮继续断电前的运动。这种情况应当如何解决呢?梯形图见图3。

计数器C100也有断电保持功能, 计数器C100用来判断是否是断电后重新上电。这种断电后重新上电要求与上面不同的是, 如果判断D412中数值在在10到60之间, 那重新上电后, 并按下启动按钮就将D500中的数值给变址寄存器V0, 同时将常数1 (K1) 传递给从S0开始到S15中V0所记忆的那个状态 (K4S0V0) , 也就是激活断电前的那个状态。

4 断电时间较长, 重新上电时工作台直接运动到某点

断电时间超过60秒重新上电时工作台直接运动到某点。这种情况应当如何解决呢?梯形图见图4。

这里要提的是S30是指电机运行到某点, 还有到某点后别忘了将计算器C100清零。

不同的断电情况采取不同的程序来实现, 但编程中一定要注意所涉及的软元件一定要用具有断电保持功能的, 对于时间继电器要用累积型的。

参考文献

[1]FX1S, FX1N, FX2N, FX2NC编程手册基本指令, 步进梯形指令, 应用指令说明书[Z].2005.

三菱PLC定位系统 篇8

具有关调查显示, 我国现在是世界第一大焊接材料生产国, 基本用塑料焊丝盘进行包装。随着环保意识的增强, 越来越多的国家采用金属焊丝盘代替传统的塑料焊丝盘。焊丝盘工艺的发展主要集中在欧美发达国家, 如法国的NUMALLIANCE公司、美国的AIM公司、德国的WAFIOS公司等。其中, 尤其以法国的NUMALLIANCE公司生产的ROBOMAC系列的数控弯丝机著名。它具有强大的计算机数控系统, 具有一定的数控功能。

查阅相关文献得知, 国内还未开发出具有自动化程度高、能在三维空间内进行连续加工管线材弯曲的设备, 仅仅有一些相关方面的研究, 缺乏自主研制先进数控弯丝机的核心技术。因此, 有必要对数控弯丝设备进行研究, 开发出一套高效自动化设备。

1 系统的总体设计

本文所涉及的金属焊丝盘数控系统的主控制件选用三菱FX2N系列的PLC, 采用电机牵引送丝和驱动刀具, 利用限位开关进行定长, 电机控制齿轮进行磨具的旋转, 气动驱动工作台的轴向移动, 工业触摸屏进行人机交互。

设备启动后, 用户可以通过点击触摸屏进行手动调试和参数设置, 控制系统运行。系统运行后, 控制器驱动送丝电机进行送丝, 同时带动校直轮进行钢丝校直, 校直后的钢丝顶开限位开关。此时, 送丝电机停止, 驱动刀电机驱动切断刀切断钢丝。PLC输出端口通过控制换向, 将钢丝送入模具进行一次折弯、二次折弯。最后气由动顶出, 顶出的钢丝半成品需要点焊, 由编码盘把步进电机角位移转换成电信号接入PLC。通过PLC输出端控制步进电机的分度, 最后成品再有丝杠推出, 控制过程完成。

当设备发生故障时, PLC通过继电器控制警报器报警, 与此同时触摸屏上将会显示相应的故障提示。此时, 用户可以点击触摸屏上的“故障复位”, 使得报警灯停止报警。故障提示消除, 然后再进行故障处理操作, 维修故障设备。

2 控制系统硬件的设计

可编程逻辑控制器具有体积小、功能强、可靠性高、抗干扰能力强、程序设计简单、维护方便等优点, 特别是适应工厂恶劣的环境, 使得其在工业上得到了广泛应用。本文对控制系统的设计主要包括PLC的选型、触摸屏的选型、I/O点地址分配和PLC系统的外部接线图等。

2.1 PLC机型的选择

根据控制要求和控制功能分析, PLC选型选择FX2N-128MT。FX2N系列PLC有64个输入端口和64个输出端口, 是三菱FX系列PLC中功能较强大的机型。速度最快、容量最大, 是FX系列中最高档次的小型程序装置, 应用极其广泛。它能够提供多种特殊功能模块, 可实现过程控制和位置控制, 有多种串行通信模块或功能扩展板, 以支持网络通信。

2.2 焊丝盘控制系统I/O口的分配地址

金属焊丝盘控制系统I/O分配地址, 如表1所示。

2.3 触摸屏的选型

触摸屏作为一种新型的人机界面, 其简单易用的功能及优异的稳定性使它非常适用于复杂的工业环境。为了操作简单, 获得较理想的人机交互效果, 我们选择三菱F940GOT。该型号的触摸屏是一种具有高级显示功能、报警处理能力以及PLC顺控程序编辑功能的通用图形操作终端。其操作非常简单, 符合人性化设计, 是目前最受欢迎的标准尺寸。

3 金属焊丝盘控制系统软件设计

分析金属焊丝盘数控弯丝设备控制系统硬件的设计和控制原理发现, 软件的总体思路是将触摸屏程序设计和PLC程序设计结合起来。触摸屏程序设计的主要内容有界面设计、颜色选用、窗口切换、功能按钮以及与PLC的通讯配置等。PLC的程序设计主要内容有上电初始化、数据处理、自主生产方式以及故障处理等。下面将分别对触摸屏程序和PLC程序设计思路与方法进行具体介绍。

3.1 触摸屏程序设计

通过触摸屏窗口可进行关键工艺参数的设定、工艺流程、运行状态和报警显示, 其使用为整个焊丝盘的生产工艺带来了极大的方便。根据数控弯丝设备控制系统的生产要求, 设计触摸屏各参数。触摸屏要求能够控制整个生产设备运行与停止, 能够手动控制换向模具的换向, 以及发生故障时的急停。触摸屏的设计遵循触摸屏设计手册, 设计的原则是提高系统操作灵活性和稳定性。

3.2 焊丝盘数控成型系统的软件设计

本系统采用梯形图语言对三菱FX2N可编程逻辑控制器进行软件编程, 利用三菱PLC监视功能进行程序调试。根据系统的整体要求以及机械原理, PLC程序设计包括上电初始化、数据处理、自主生产方式、点动切刀调试以及故障处理等系统软件功能。

首先, 系统初始化参数设置, 对一些数据寄存器及定时器清零复位;单步调试程序, 系统调试使用, 供维修人员使用。PLC按照设备所出的工作状态依次控制相应的继电器, 各电机协调配合依次完成送丝、校直、切断等操作。然后, 将钢丝送入模具, 再通过电机进行弯丝等后续操作。当控制系统出现故障时, 触摸屏显示故障, 制动整个生产设备, 待故障解决后, 手动即可复位再生产。

4 结论

本文使用三菱FX2N系列可编程逻辑控制器为控制核心, 介绍了金属焊丝盘控制系统的整体框架和设计原则。硬件设计主要考虑各执行机构的工作原理, 采用一次折弯后, 夹具换向再次折弯, 从而达到三维空间的弯曲加工, 通过触摸屏作为人机交互界面, 提高生产的可操作性。本控制系统的实际运行证明, 系统可靠性高、稳定性好, 产品的自动化水平和生产效率显著提高, 大大降低了工人的劳动强度, 取得了明显的经济效益。

摘要：本文主要介绍三菱FX2N系列PLC和触摸屏在金属焊丝盘数控成型控制系统中的应用, 详细阐述系统的构成情况、工作原理及工作控制方式, 以实现对系统的自动化控制。

关键词：工作原理,控制方式,FX2N系列PLC,自动化控制

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