周 向(武漢交通職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430065)

基于PLC與讀碼器的分選檢測控制系統(tǒng)設(shè)計*

周 向
(武漢交通職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430065)

文章結(jié)合工業(yè)流水線的生產(chǎn)情況設(shè)計了一套操作簡單、利用率高的讀碼分選系統(tǒng)。系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡稱PLC)作為現(xiàn)場控制單元,讀碼器為識別單元,PLC與讀碼器之間使用RS232串口通訊,系統(tǒng)使用穩(wěn)定、操作便捷,在工業(yè)控制系統(tǒng)中有較大的實用價值。

PLC;讀碼器;分選機(jī)構(gòu)

分選檢測控制系統(tǒng)是一款通過識別產(chǎn)品條形碼對產(chǎn)品批次進(jìn)行檢驗、分選的自動化檢測系統(tǒng),能夠?qū)ψ詣踊瘷z測產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的貼標(biāo)、產(chǎn)品歸類的環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測和事后檢測,剔除在貼標(biāo)過程中出現(xiàn)的漏貼、誤貼等不合格產(chǎn)品,及在產(chǎn)品分類、包裝過程中批次紊亂的不合格產(chǎn)品。藥品生產(chǎn)流水線是模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型,它使用了PLC控制、傳感器、人機(jī)界面和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)等技術(shù),可以實現(xiàn)不同藥品的自動分選和歸類功能,并可配置監(jiān)控軟件由上位機(jī)監(jiān)控。此分選檢測控制系統(tǒng)是針對企業(yè)藥品生產(chǎn)流水線上條碼識別分選系統(tǒng)而設(shè)計,原人工識別的方式容易出錯且效率低,不能滿足實際快速生產(chǎn)要求[1]。針對此情況,作者設(shè)計了基于DVP14ES00T2和Cino fm480－00f讀碼器的條碼檢測分選自動控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)產(chǎn)品條碼識別分選的全過程自動化。應(yīng)用這一系統(tǒng)可以提高條碼識別分選的精確度,降低成本。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

本分選檢測控制系統(tǒng)主要由PLC、檢測傳感器、人機(jī)界面以及機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成,總體結(jié)構(gòu)組成框圖見圖1。檢測傳感器主要包括Cino fm480－00 f型讀碼器、Omron E3Z－R61傳感器等,人機(jī)界面為威侖TK6070ih(7寸),執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要為一個氣缸推出機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)的主要工作原理:系統(tǒng)通過條形碼掃描器讀取產(chǎn)品條形碼,掃描器將讀取的條形碼通過內(nèi)部協(xié)議傳送至電路系統(tǒng),電路系統(tǒng)將信息進(jìn)行分析、比對,判斷工件條碼是否正確,通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對不合格品的篩選。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)的控制策略

此分選檢測控制系統(tǒng)能連續(xù)、批量地分揀產(chǎn)品,分揀誤差率低,分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。分選的機(jī)械結(jié)構(gòu)是硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu),由一個單向電磁閥控制氣缸做推出動作。該系統(tǒng)重要組成部分是PLC和讀碼器及它們之間的RS232通訊。

圖2 系統(tǒng)運行示意圖

系統(tǒng)運行過程如圖2所示。產(chǎn)品被送至傳送帶上作檢測,當(dāng)讀碼器讀取產(chǎn)品條碼并將信息通過RS232通訊傳到PLC中與預(yù)設(shè)條碼進(jìn)行比較[3],檢測到有不合格品時(與預(yù)設(shè)條碼不符合),在輸送線后某位置定點將不合格品通過電磁閥剔出,排出到回收箱后電磁閥自動復(fù)位。當(dāng)傳送帶上的不合格產(chǎn)品記憶錯亂時,觸摸屏?xí)@示報警信息,可按下復(fù)位按鈕將記憶數(shù)據(jù)清零,系統(tǒng)重新開始檢測。系統(tǒng)檢測的全過程對合格產(chǎn)品及不合格產(chǎn)品進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計,檢測全過程及相關(guān)數(shù)據(jù)可以在觸摸屏上實時顯示,并且可以在觸摸屏上查看不良產(chǎn)品出現(xiàn)的歷史記錄,生成相應(yīng)圖標(biāo)。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

因為本系統(tǒng)主要在于讀碼器對產(chǎn)品信息的處理和讀碼器與PLC的通訊,所以本系統(tǒng)采用I/O點不多的8點輸入和6點輸出的DVP－14ES型PLC,系統(tǒng)PLC輸入與輸出分配表如圖3所示。

圖3 PLC輸入與輸出分配表

在系統(tǒng)運行過程中讀碼器的安裝位置很重要,本系統(tǒng)采用腰圓孔可自由調(diào)節(jié)的方式,確保在系統(tǒng)運動過程中讀碼器可以檢測到產(chǎn)品的條碼。本系統(tǒng)選用臺灣偉斯FM480系列條碼掃描器,分辨率可達(dá)3mil,讀取距離可達(dá)24吋(20mil條形碼),滿足現(xiàn)場檢測要求且結(jié)構(gòu)小巧,便于實際安裝。

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

本系統(tǒng)開始運行時先按復(fù)位按鈕檢測變頻器等是否出現(xiàn)異常,然后檢測氣缸是否在初始位置,隨后對預(yù)設(shè)初始條碼,最后按啟動按鈕開始檢測,其軟件流程圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件流程圖

4.1 PLC與讀碼器的通訊

PLC與讀碼器采用RS232串口通訊[4]。如果現(xiàn)場控制設(shè)備與檢測設(shè)備距離超過10米,建議在PLC與讀碼器之間添加RS485方式通訊,實際測試發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場采用帶電源的RS232－RS485轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)他們之間的數(shù)據(jù)交換。PLC與讀碼器的RS232主要通訊程序如圖5所示。

圖5 PLC與讀碼器主要通訊程序

4.2 條碼預(yù)設(shè)值設(shè)計

本系統(tǒng)在檢測開始前需要對固定條碼如圖6所示進(jìn)行學(xué)習(xí),程序中設(shè)計了兩種學(xué)習(xí)方式。第一種方式,開始測試前拿一個需要檢測的正確條碼在讀碼器前手動掃描,讀碼器將獲取的正確信息傳輸?shù)絇LC固定地址儲存,在生產(chǎn)檢測時,讀碼器讀取的條碼與它進(jìn)行比較再處理。第二種方式,開始檢測前在觸摸屏的條碼選擇框內(nèi)手動輸入需檢測的正確條碼或者選擇程序中已經(jīng)設(shè)定好的原條碼,觸摸屏將信息傳輸?shù)絇LC固定地址儲存,作為檢測比較的基準(zhǔn)。觸摸屏條碼選擇界面如圖7所示。為確保安全操作,所有的參數(shù)設(shè)置都需要進(jìn)行密碼登陸。

圖6 固定條碼

圖7 觸摸屏條碼選擇界面

4.3 人機(jī)界面的總體設(shè)計

為了提高系統(tǒng)操作的靈活性和適應(yīng)性,本檢測采用了威侖TK6070ih(7寸)型觸摸屏作為上位機(jī),用戶可以根據(jù)實際需要選擇不同的檢測條碼。觸摸屏和PLC通過PPI協(xié)議進(jìn)行通訊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,采用EB8000軟件對觸摸屏進(jìn)行人機(jī)界面的編制[5]。系統(tǒng)人機(jī)界面分為4個部分:輸入輸出監(jiān)控、條碼選擇界面、運行參數(shù)設(shè)置界面、運行畫面,系統(tǒng)人機(jī)界面如圖8所示。在運行界面中,可以看到報警時出現(xiàn)的異常記錄和出現(xiàn)不良品的時間。

圖8 系統(tǒng)人機(jī)界面

5 小結(jié)

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的連接,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大大縮短,同時日常維護(hù)也變得容易起來。更重要的是同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程變?yōu)榭赡?。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。PLC作為工業(yè)控制中占主導(dǎo)地位的核心控制器,可以實現(xiàn)信號的檢測、被控對象的控制以及上位監(jiān)控等功能。本系統(tǒng)采用PLC作為控制器,觸摸屏作為上位機(jī),表現(xiàn)出很好的可靠性、靈活性和故障緊急處理能力,并在工業(yè)生產(chǎn)中得到了長時間穩(wěn)定的驗證。

[1]段盛開.用PLC構(gòu)造的自動分選系統(tǒng)[J].電工技術(shù),2002,(2):22.

[2]蔣士杰,陳敏賢,蔡永礽.工控機(jī)與PLC集成控制在自動分選系統(tǒng)的應(yīng)用[J].計算機(jī)測量與控制, 2003,(6):430－431,434.

[3]鄭敏.邦納激光讀碼器在煙箱轉(zhuǎn)印條碼讀取中的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動化,2011,(9):69－70.

[4]郭飛,方猛.基于PLC與計算機(jī)RS－232通信的擴(kuò)展應(yīng)用[J].價值工程,2010,(8):120－123.

[5]鄒禮明,裴海龍,賀躍幫,等.基于PLC和觸摸屏的雙頭盲孔鉆機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù), 2009,(1):139－141,144.

10.3969/j.issn.1672－9846.2015.03.023

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2015－07－28

周 向(1981－),女,湖南瀏陽人,武漢交通職業(yè)學(xué)院講師,主要從事機(jī)電一體化教學(xué)及研究。