魏穎 沈陽工學(xué)院

基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)的設(shè)計

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本系統(tǒng)由歐姆龍CP1H型PLC作為控制核心，構(gòu)建一個紙板切割控制系統(tǒng)。在CX-Programmer軟件中對程序進行編譯，然后將程序下載到PLC中，并通過組態(tài)王軟件將實時數(shù)據(jù)回傳。基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)可明顯提高紙板切割機的自動化程度，最重要的是可以減少生產(chǎn)過程中對人體的傷害和實現(xiàn)對資源的節(jié)約。

歐姆龍PLC 組態(tài)王軟件 CX-Programmer

1 硬件系統(tǒng)方案

在硬件設(shè)計方面，我們通過采用歐姆龍CP1H系列可編程控制器來對系統(tǒng)中的繼電器、撥盤開關(guān)、電機、傳感器以及其他的一系列電氣元件進行控制，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行。

紙板切割控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，切割厚度由4位撥盤開關(guān)設(shè)定輸入，范圍為000.0～199.9mm。在刀架電機的傳動軸上裝有測速齒輪，沿圓周均勻開5個槽，使用二線制接近開關(guān)，傳動軸每轉(zhuǎn)1圈，向PLC發(fā)出5個計數(shù)脈沖，根據(jù)設(shè)定的切割厚度可以簡單的計算出PLC應(yīng)計的脈沖個數(shù)。傳動軸轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/秒，PC的計數(shù)頻率應(yīng)達到50HZ，因此，采用CPM1A的單相高速計數(shù)功能，計數(shù)頻率可達5KHZ。

2 軟件系統(tǒng)方案

本次設(shè)計中我們將采用的是歐姆龍公司的CP1H系列的可編程控制器，采用歐姆龍公司的編程套件中可編程控制器編程軟件CXProgrammer仿真軟件對本系統(tǒng)軟件部分進行編程。

在基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的工作狀態(tài)為自動。循環(huán)任務(wù)的程序由公共程序、自動程序和手動程序三部分組成。其中公共程序?qū)т忞姍C、臺面和磨刀電機進行控制。我們在程序設(shè)計中采用20.02對表示自動狀態(tài)。在自動狀態(tài)的情況下，我們選用23.00～23.05這幾個內(nèi)部的輔助繼電器用來作為工作步標記。

3 紙板切割控制系統(tǒng)原理圖

基于PLC的紙板切割控制系統(tǒng)的工作原理如下：

紙板放在待切割平臺上面，當開始進行切割的時候，使臺面后移，接著刀架降落到指定位置并制動閉鎖，然后臺面帶動紙板前移，此時刀片即完成一次切割動作，臺面再次后移，臺面在水平面上旋轉(zhuǎn)90°，臺面前移，刀片再次完成一次動作，臺面再后移，重復(fù)以上動作，即完成切割。切割系統(tǒng)工作原理，如圖1所示。

圖1 切割系統(tǒng)工作原理示意圖

CP1H控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的關(guān)鍵部分是設(shè)計CP1H的外部電路，根據(jù)以上所選的CPU模塊型號、各擴展模塊的型號以及本機的I/O地址，給出I/O資源配置表如表1所示。

表1 切割控制系統(tǒng)I/O地址分配

4 紙板切割系統(tǒng)控制程序設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)的功能如下：

按下自動啟動按鈕后，根據(jù)撥盤開關(guān)所設(shè)定厚度值，將進行自動切割。PLC控制系統(tǒng)過程，如圖2所示。

圖2 自動方式下工作流程

5 紙板切割控制系統(tǒng)組態(tài)通信

在通訊標準HostLink中，該標準支持PLC與組態(tài)王通過數(shù)據(jù)連接線進行實時通訊。在本次的設(shè)計中我們選擇的PLC的型號是CP1H-E40DR-A，如果想要實現(xiàn)二者之間通訊，則我們必須要先調(diào)試好CX-Programmer軟件和組態(tài)王軟件之間通訊協(xié)議，并且需要對一系列參數(shù)進行設(shè)定，還需要將地址準確無誤映射到組態(tài)王軟件的字典中。然后將程序下載到PLC，我們可以通過合適的數(shù)據(jù)傳輸線纜把實時的數(shù)據(jù)傳到組態(tài)王軟件中，實現(xiàn)控制。

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