張德榮

ZHANG De-rong

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 蘇州校區(qū)，蘇州 215137）

0 引言

中性筆（中性墨水圓珠筆的簡稱）也稱“中性顏料中粘度圓珠筆”，是九十年代由日本率先開始投放市場的。所謂中性筆的“中性”之意是指它的墨水粘度介于油性圓珠筆油墨的粘度與水性圓珠筆墨水粘度之間，因此具有書寫潤滑流暢、墨跡收斂堅(jiān)牢的特點(diǎn)，成為當(dāng)下國際上流行的一種新型書寫工具。

中性筆自動裝配機(jī)是中性筆生產(chǎn)及裝配的專業(yè)制造流水線，具有裝配動作復(fù)雜有序、運(yùn)動精度要求高、人機(jī)界面清晰、操作簡單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。

PCC（Programmable Computer Controller，可編程計(jì)算機(jī)控制器）是奧地利貝加萊（B&R）公司早在1994年推出的新一代硬件平臺，自1996年進(jìn)入中國市場以來，在塑窗機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、注塑機(jī)、擠出機(jī)、鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線諸多行業(yè)逐漸被廣泛采用，尤其在文具加工及裝配機(jī)械中也得到了廣泛應(yīng)用。

1 中性筆自動裝配機(jī)工作過程

中性筆自動裝配機(jī)工作過程如圖1所示。

在中性筆自動裝配過程中，整條流水線傳送帶由絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器控制的伺服電機(jī)拖動，筆桿和筆芯料件由單相電容運(yùn)行式電機(jī)配合偏心輪產(chǎn)生晃動后再由氣缸推動分別進(jìn)行下料，而其他諸如筆帽等料件都由振動盤（自動排料器）配合氣缸下料。

圖1 中性筆自動裝配機(jī)工作過程圖

2 PCC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

圖2 絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器與PCC的連接圖

PCC高度融合了PLC豐富靈活的I/O擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和PC機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、存儲管理功能特點(diǎn)，尤其集成了真正意義上的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）架構(gòu)。在本工程實(shí)例中，分別編制出控制程序模塊，這些模塊相互獨(dú)立運(yùn)行，但數(shù)據(jù)保持一定的相互關(guān)聯(lián)。這些模塊在經(jīng)過獨(dú)立編譯和調(diào)試后，可一同下載至PCC和CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下，并行運(yùn)行（周期可由用戶設(shè)定），共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。

PCC控制系統(tǒng)由以下三部分組成：

1）PCC選擇

PCC采用了B&R PP2003，在本系統(tǒng)中，CPU的型號是CP774，并擴(kuò)展了16點(diǎn)輸入的D1439、8點(diǎn)繼電器輸出的DO720、8點(diǎn)晶體管輸出的DO435、計(jì)數(shù)模塊DI/13.5和顯示屏幕PROVIT2000。

2）外圍設(shè)備

在外圍設(shè)備方面，采用RS232通信或RS485通信方式，與上位機(jī)連接，外圍輸入設(shè)備有電感式接近傳感器、磁開關(guān)、壓力開關(guān)、安全開關(guān)等，外圍輸出設(shè)備有接觸器、電磁閥、指示燈等。

檢測流水線傳送帶主軸旋轉(zhuǎn)角度位置的絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器與PCC連接圖如圖2所示。

3）HMI（人機(jī)界面）

采用B &R智能化面板Power Panel，HMI與PCC以串口連接，可以利用HMI改變或設(shè)定PCC的數(shù)據(jù)，直接控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。HMI以多種不同的方式顯示PCC內(nèi)部數(shù)據(jù)，其顯示的結(jié)果會隨時(shí)隨著PCC內(nèi)部實(shí)際數(shù)據(jù)的變化而改變。依需要編輯各種畫面，用以顯示設(shè)備狀態(tài)、操作指示、參數(shù)設(shè)定、動作流程、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、警報(bào)訊息、簡易報(bào)表等。 當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，報(bào)警條件成立，HMI會立即顯示相關(guān)的信息或簡易報(bào)表等重要記錄。

3 PCC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)裝配工作過程，控制程序通過檢測設(shè)備的工作狀態(tài)，依照工作時(shí)序，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，輸出控制指令，完成電機(jī)運(yùn)行、各執(zhí)行元件的控制。

PCC控制系統(tǒng)的軟件采用模塊程序結(jié)構(gòu)，根據(jù)各任務(wù)模塊的級別設(shè)立原則及各任務(wù)循環(huán)時(shí)間的確定原則對本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與配置，考慮到各模塊的實(shí)際執(zhí)行情況，除操作界面模塊和系統(tǒng)初始化模塊外，各任務(wù)級別的選擇和各任務(wù)的循環(huán)時(shí)間如表1所示。具體每一模塊的控制程序根據(jù)控制信號流程、控制要求和實(shí)現(xiàn)方法采用PLC2000高級語言或梯形圖來編制。

表1 任務(wù)級別的選擇和循環(huán)時(shí)間配置分配表

4 結(jié)束語

中性筆自動裝配機(jī)的工作過程對控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度提出了較高的要求，采用具有實(shí)時(shí)多任務(wù)處理能力的PCC對系統(tǒng)進(jìn)行控制，并合理設(shè)定任務(wù)模塊級別，在裝配機(jī)的位置精度、生產(chǎn)效率、加工柔性等方面有了大幅度的提高，同時(shí)，對其它文具機(jī)械具有一定的借鑒意義和應(yīng)用價(jià)值。

[1] 劉寶珠.淺談中性筆用墨水的研究與發(fā)展[J].中國制筆,2003,3：43-46.

[2] 齊蓉.可編程計(jì)算機(jī)控制器原理及應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社,2002.

[3] 張德榮,陶亦亦.PCC及其在注塑機(jī)中的應(yīng)用[J].蘇州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,3(14)：44-46.