周升旺 劉黎

摘要：本文設(shè)計一種基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)，通過分析其基本要求，對其進(jìn)行硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及功能實現(xiàn)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：管材分類;管材計數(shù);PLC;控制系統(tǒng);設(shè)計

1.引言

當(dāng)代我國工業(yè)生產(chǎn)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，市場需求在向精益化、敏捷化且能夠?qū)ιa(chǎn)中的每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行有效的生產(chǎn)管理的方向迅速發(fā)展。無論是在鋼管生產(chǎn)加工、運輸和存儲過程中，都需要對鋼管進(jìn)行計數(shù)。人工計數(shù)法比較繁瑣，消耗時間長、勞動強(qiáng)度大、效率低且準(zhǔn)確度受到計數(shù)人員自身狀況影響。因此，一種適用于不同環(huán)境高效準(zhǔn)確的計數(shù)方法成了當(dāng)前的迫切需要。

2.設(shè)計的基本要求

基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)是通過西門子PLC控制系統(tǒng)控制直流電動機(jī)和異步電動機(jī)從而完成鋼管的分類與計數(shù)。

分類：按照鋼管重量、長度、直徑分類。鋼管稱重，采用兩點稱重法。選擇兩個合適的布置點，兩個稱重傳感器所測質(zhì)量之和即為鋼管的總質(zhì)量。鋼管支撐v型塊與導(dǎo)向桿連成一體，通過壓球?qū)摴苜|(zhì)量垂直壓在稱重傳感器上。兩個稱重傳感器通過專用接線盒連接到稱重顯示儀上。經(jīng)標(biāo)定以后稱重顯示儀所顯示值即為鋼管的整體質(zhì)量。鋼管長度采用激光測長。前擋板到位，后擋板到位，開始激光測長。鋼管的長度=L0-L1-L2±Δx。其中L0為激光測距儀所測得的長度，L1和L2為接近開關(guān)的直徑，Δx為測量偏差。鋼管直徑采用激光測直徑。左側(cè)擋板到位，右側(cè)擋板到位，開始激光測直徑。測量結(jié)束，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，稱重氣缸下降到極限位置，不合格的鋼管會有機(jī)械手帶走放到指定位置按照重量、長度、直徑分開存放。

計數(shù)：鋼管經(jīng)過傳感器，生成的脈沖信號發(fā)給CPU，保存。計數(shù)器采用對射式，一個發(fā)射頭在上，一個接收頭在下，當(dāng)鋼管經(jīng)過時遮擋光線，產(chǎn)生一個脈沖便會觸發(fā)一次計數(shù)電路。

3.硬件設(shè)計

（1）PLC的選型：根據(jù)輸入輸出點數(shù)，選用選用型號為CPU224S7- 200PLC。

（2）傳感器的選型：參考光電開關(guān)的性能參數(shù)，本設(shè)計采用紅外光對射型光電開關(guān)，型號為RE200B，NPN三線常開，檢測距離為30cm。

參考電氣設(shè)備使用手冊確定電感式接近開關(guān)，型號為SN04-N，NPN三線常開，檢測距離為4mm。

（3）電動機(jī)選型：鏈傳動電動機(jī)的選型考慮到基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)對于電動機(jī)的要求，選擇型號為CH32-1500-20-S的電動機(jī)，起降氣缸電動機(jī)選擇型號為ZYT80-24-120-18/5GN10K的電動機(jī)。

4 .軟件設(shè)計

4.1I/0端口分配

I/O端口分配是編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。結(jié)合基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)的控制要求，完成I/O端口分配。I/O端口分配表如表1所示。

4.2程序設(shè)計

防爆程序。啟動按鈕有兩種操作方式：（1）按下啟動按鈕，設(shè)備運行。（2）長按啟動按鈕，設(shè)備停止。接入計時器T43，開始計數(shù)5秒。如果長按啟動按鈕SB1超過5秒，輔助觸點M0.3得電，下面網(wǎng)絡(luò)中M0.3的常閉觸電斷開，從而整個程序全部失去電壓，設(shè)備停止運轉(zhuǎn)。如果停止按鈕SB2不起作用，可以通過長按啟動按鈕停止程序。

急停程序。遇到突發(fā)狀況，可以通過急停按鈕SB3來停止程序。

計數(shù)輔助程序。電動機(jī)1線圈KM1得電，電動機(jī)1的常開觸點Q0.0閉合，輔助繼電器M0.1得電，輔助繼電器M0.1常開觸點閉合，形成自鎖。接入計數(shù)器T38的常開觸點。

計數(shù)程序。電動機(jī)1啟動，輔助繼電器M0.1得電，其輔助常開觸點閉合，T38開始計數(shù)20秒，20秒后計時器T38的常閉觸點斷開。

輔助計數(shù)程序。網(wǎng)絡(luò)7中輔助線圈得電，網(wǎng)絡(luò)8中的輔助常開觸點M0.0閉合，計時器T40開始計時5秒。

鋼管計數(shù)程序。當(dāng)光電傳感器感應(yīng)到鋼管，開始計數(shù)器C20計數(shù)10000次，此數(shù)值可調(diào)。因仿真需要，此處設(shè)置為計數(shù)兩次。此處添加一個計數(shù)顯示屏幕，顯示計數(shù)值。

5.結(jié)束語

本設(shè)計研究了基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計，其在理論上可實施，并擁有一定的實用性，比傳統(tǒng)的分類與統(tǒng)計控制系統(tǒng)更智能化、更快速，可以在20秒內(nèi)完成一根鋼管的分類與計數(shù)。通過仿真，基于PLC的管材分類與計數(shù)控制系統(tǒng)基本達(dá)到了理論上的要求，并實現(xiàn)設(shè)計的各種功能。

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