可編程控制器在自動(dòng)模切機(jī)中的應(yīng)用

可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心的用于邏輯控制的專用計(jì)算機(jī)，它照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作和維護(hù)人員的技能習(xí)慣，以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成人們慣用的繼電器模型，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，用戶不一定掌握多少計(jì)算機(jī)知識(shí)，根據(jù)PLC說(shuō)明書的提示，就可以按照繼電器梯形圖和邏輯代數(shù)式來(lái)直接編程。因此，它具有繼電器電路的直觀性，方便易學(xué)，編程調(diào)試都很容易，破除了人們對(duì)“電腦”有神秘感的心理障礙，PLC技術(shù)又充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，它可以自由地使用由計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的內(nèi)部繼電器，計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)器等邏輯功能，對(duì)輸入信號(hào)和內(nèi)部各繼電器，計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)器的接點(diǎn)可多次調(diào)用，使編程更加靈活，它不因被控對(duì)象的程序改變而過(guò)多地更改硬件和聯(lián)線，往往只需修改用戶程序，即可滿足新的工藝要求，這是繼電器和順序控制器構(gòu)成的控制裝置所無(wú)法比擬的。在使用壽命方面，PLC也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。因此，使控制系統(tǒng)更加安全可靠，減少了因故障造成的停機(jī)時(shí)間，降低了維護(hù)費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率?，F(xiàn)在自動(dòng)模切機(jī)上對(duì)可編程控制器的應(yīng)用，證明了PLC技術(shù)必將在各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用。

唐山玉印印刷機(jī)械有限公司的主導(dǎo)產(chǎn)品自動(dòng)模切壓痕機(jī)，原采用繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，由于該機(jī)自動(dòng)化程度要求很高，電器元件很多，使得原系統(tǒng)龐雜，接線不便，安裝困難，可維護(hù)性較差，各種因素綜合作用，原機(jī)控制系統(tǒng)不太可靠，調(diào)試也相當(dāng)困難。同時(shí)，由于控制技術(shù)落后，使得整機(jī)檔次低，競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)，只能靠低售價(jià)（相對(duì)而言）占領(lǐng)市場(chǎng)，1989年8月始，經(jīng)與日本太陽(yáng)公司合作，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行根本的改造，應(yīng)用了PLC技術(shù)，使自動(dòng)模切壓痕機(jī)面貌煥然一新，大大提高了可靠性和自動(dòng)化程度，消化吸收后，很快在系列機(jī)型（MY680A，MY720，MY920A，MY1020，TYM1020）上遍地開花，結(jié)出累累碩果。為了便于介紹PLC在自動(dòng)模切機(jī)上的應(yīng)用，先將自動(dòng)模切機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求簡(jiǎn)單介紹一下：

該機(jī)要求具有自動(dòng)給紙，自動(dòng)模切，自動(dòng)收紙，自動(dòng)計(jì)數(shù)，故障停車報(bào)警，以及各種安全保護(hù)等功能，現(xiàn)分析如下：

（1）自動(dòng)給紙：操作者將待加工的紙板碼好堆放在給紙臺(tái)上，通過(guò)飛達(dá)吸嘴將紙板一張一張地送到輸紙板上，一張壓一張地隨傳送帶前進(jìn)。隨著紙張不斷送出，紙堆高度逐漸降低，當(dāng)?shù)偷侥骋桓叨葧r(shí)，通過(guò)自動(dòng)升紙機(jī)構(gòu)使一接近開關(guān)動(dòng)作，使電機(jī)帶動(dòng)給紙臺(tái)升高，繼續(xù)給紙，如此循環(huán)不斷，直至將紙板全部送出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給紙。本部分還要求能手動(dòng)上升，下降給紙臺(tái)。

（2）自動(dòng)模切：輸紙傳送帶上的紙板到達(dá)模切部后，必須經(jīng)前擋規(guī)，側(cè)拉規(guī)給紙板定位，并且電氣檢測(cè)無(wú)誤后，由叼紙牙排上的叼紙牙將紙板帶到模切版下，通過(guò)曲軸四聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)下平臺(tái)合壓后加工完成，再由主鏈條帶動(dòng)牙排將加工后的紙板帶到收紙臺(tái)部位。

（3）自動(dòng)收紙：加工后的紙板到達(dá)后，通過(guò)開牙機(jī)構(gòu)將叼紙牙打開，紙板落在收紙臺(tái)上，隨著不斷收紙，收紙臺(tái)上紙堆高度不斷增加，使得對(duì)射光電開關(guān)遮光動(dòng)作，收紙臺(tái)自動(dòng)下降一段距離，光電開關(guān)復(fù)位，如此循環(huán)不斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收紙。

（4）自動(dòng)計(jì)數(shù)：紙板被牙排帶出模切部分后通過(guò)反射式光電開關(guān)檢測(cè)，再與調(diào)時(shí)光電開關(guān)配合，實(shí)現(xiàn)有紙時(shí)計(jì)數(shù)，無(wú)紙時(shí)不計(jì)數(shù)。另外還可設(shè)有預(yù)置計(jì)數(shù)器，到達(dá)預(yù)置數(shù)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，在紙堆中插入紙條，以便后來(lái)按預(yù)置數(shù)包裝半成品。

（5）故障停車報(bào)警及安全保護(hù)設(shè)置：該機(jī)設(shè)有給紙超高，雙張，紙張歪斜，不到位，積紙，紙落，前后鎖版，前后窗，平臺(tái)抽出，收紙異常，左右鏈，油壓異常等各種保護(hù)安全開關(guān)。這些開關(guān)中的任何一個(gè)發(fā)生故障均要求立即停車，每個(gè)開關(guān)動(dòng)作后，在面板的模擬板上都有相應(yīng)的紅色二極管發(fā)出報(bào)警指示，便于操作者排除故障，縮短故障停機(jī)時(shí)間。另有其它諸多功能，限于篇幅，在此不作介紹。以上諸多功能，在未用PLC以前大部分均已實(shí)現(xiàn)，但就是不可靠，出了故障，維修困難。

根據(jù)自動(dòng)模切機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，分別計(jì)算PLC需要的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，并據(jù)此給PLC控制系統(tǒng)選擇配置硬件。經(jīng)過(guò)計(jì)算選定富士NB系列主機(jī)和擴(kuò)展作為該機(jī)的控制配置，又考慮到本機(jī)應(yīng)用的有源傳感元件較多，PLC自身24V容量有限，又配置了直流穩(wěn)壓電源（3A，24V）。系統(tǒng)配置完成后，即著手編制PLC程序，由于該機(jī)程序較長(zhǎng)，在此只將其中突出反映PLC應(yīng)用特點(diǎn)的部分程序段列出如下：

1．復(fù)位控制程序：該機(jī)大量應(yīng)用轉(zhuǎn)換開關(guān)，即不能自動(dòng)復(fù)位的旋鈕開關(guān)，沒有失電保護(hù)，如停電時(shí)開關(guān)在“ON”位置，送電后執(zhí)行機(jī)構(gòu)馬上動(dòng)作，這種非人為控制動(dòng)作，極易造成設(shè)備和人身事故。經(jīng)仔細(xì)閱讀PLC說(shuō)明書后，發(fā)現(xiàn)其專用繼電器M8011有此特點(diǎn)，亦稱“復(fù)位標(biāo)志”，因此有如下程序，應(yīng)用后效果較好。

程序示意圖1

程序中：

X000為主電機(jī)啟動(dòng) X001為油泵啟動(dòng) X006為模切紙張 X00D為收紙上升
X00E為收紙下降 X012為給紙上升 X013為給紙臺(tái)下降

以上送電前任一個(gè)開關(guān)接通都使M0001閉合，M0001的常閉點(diǎn)串在各接觸器回路中都不能動(dòng)作，只有將各開關(guān)全部放在“OFF”位置，才可操作機(jī)械。

2. 氣泵控制別具一格：氣泵是模切機(jī)傳送紙張的重要部件，一般的做法是用一個(gè)啟動(dòng)控制按鈕，一個(gè)停止按鈕來(lái)控制，但由于按鈕太多，增加成本不說(shuō)，控制面板位置也有限，不好安排。這種情況下，編出如下程序解決了問(wèn)題。重要的是沒有多用一個(gè)元件，只用軟件實(shí)現(xiàn)了功能要求。它的特點(diǎn)是按下啟動(dòng)按鈕，氣泵啟動(dòng)，再按一下這個(gè)按鈕，氣泵電機(jī)停止。如果不用PLC，實(shí)現(xiàn)此功能較困難。

X015為氣泵按鈕M0010為前沿微分 X051為給紙超高
X018為氣泵熱保護(hù) X064為氣泵調(diào)時(shí)開關(guān) Y072為氣泵輸出

工藝要求，按下氣泵按鈕后，只有當(dāng)吸嘴靠近紙面時(shí)才能供氣。

程序示意圖2

實(shí)踐證明，上述氣泵控制控制程序是成功的。

3.紙落停車（程序3）：自動(dòng)模切壓痕機(jī)因模切壓力大，速度高，經(jīng)常出現(xiàn)散版，散活等現(xiàn)象，一旦加工后的活不能完整地取出來(lái)，將會(huì)出現(xiàn)大量廢品，造成浪費(fèi)。另外對(duì)設(shè)備，模切版都有百害而無(wú)一利，多年來(lái)一直在探討解決辦法，使用PLC后，這個(gè)問(wèn)題就不難解決了。程序如下：

程序示意圖3

X002為電鈴
X066為前規(guī)調(diào)時(shí)，此時(shí)為紙張到位檢測(cè)時(shí)刻
X067為計(jì)數(shù)調(diào)時(shí)，此時(shí)為計(jì)數(shù)檢測(cè)紙張時(shí)刻
X055為空車開關(guān)，兼紙張進(jìn)入
X060為計(jì)數(shù)反射光點(diǎn)開關(guān)，兼紙張輸出
M8017為秒脈沖信號(hào)，（通1秒，斷1秒）

通過(guò)以上程序不但可檢測(cè)出紙落現(xiàn)象，還可判斷計(jì)數(shù)光電開關(guān)正常工作與否，如工作不正常，則發(fā)光二極管（Y02D輸出）閃爍。

隨著PLC的廣泛應(yīng)用，對(duì)PLC的了解也越來(lái)越深刻，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部功能甚多，還應(yīng)不斷予以開發(fā)利用，這是在不提高成本情況下，提高產(chǎn)品性能，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。以上如有不妥之處，請(qǐng)有關(guān)專家指正