发动机密封环包装线的PLC控制设计

发动机密封环包装线的PLC控制设计

1包装线的控制要求和控制原理

包装线的工艺流程为：包装片材加热→片材吸塑成形→零件配套、装盒→加盖、封装→冲切→产品输出线外。系统控制包括电路（全线拖动和通电加热）及气动系统控制两部分。全线拖动时，各机构停止运动，而停止拖动时，各机构进行工作。机构运动全部由气缸进行驱动。全线拖动使各工序依次进入下一步，每次拖动一个工位的长度，采用步进电机拖动。

吸塑工位的驱动气缸为A，热封工位的驱动气缸为D，采用同一主控阀以获得同步运动；零件配套装盒工位的两套驱动气缸为B、C，其动作有严格的联锁要求；冲切工位的驱动气缸为E、F，也用同一主控阀控制其同步运动。

流水线的控制系统是一个封闭的位置程序控制线路，根据控制要求，启动初始信号后，逻辑控制线路发出执行信号，命令执行机构进行第一步动作，执行元件在其行程的终端触发行程开关而发出主令信号，主令信号输入线路后，经逻辑运算发出第二步动作的执行信号……。整个系统按设计好的逻辑顺序发出执行信号并接受主令信号，完成控制循环，执行机构则根据执行信号严格按顺序进行动作。这种以严格的顺序要求为特征的控制系统，选择PLC进行控制是很合适的。

PLC采用循环扫描的方式进行工作。一个完整的扫描过程分为采样输入、程序执行和输出刷新三个阶段。采样输入阶段是将各输入端的状态送入相应的寄存器，相当于控制系统接受执行机构反馈的主令信号，只不过逻辑线路控制是按顺序执行上一步动作后，向系统反馈主令信号，由控制系统根据主令信号进行规定的逻辑运算后再发出下一步执行信号，控制是在过程中进行并完成的，而PLC是集中地接受各阶段的主令信号，并将其存贮备用；第二阶段是程序执行阶段，PLC的微处理器逐条执行指令，将输入状态寄存器中相应的主令信号调出来，与原运算结果一起进行处理，包括逻辑的、算术的运算，并将结果送输出寄存器。由于PLC是逐条执行指令，其运作特点保证了执行机构动作的顺序性，线路运算因不必考虑消除障碍信号，防止机构误动作的出现而大为简化；第三阶段是输出刷新：输出状态寄存器的执行信号通过PLC的输出部分转换成电压或电流信号输出，驱动执行机构。

2系统的控制流程和控制设计

根据包装线自动控制的要求和PLC的控制特点，控制系统设计的第一步工作是绘制系统的控制流程图，如图1示。

图1自动包装线控制流程图

从流程图中可以看到这是一个多变量、多往复的工作程序。零件配套装盒工位的驱动气缸B、C在一个运动循坏中各往复3次。PLC机的每个输出控制点在一个扫描（运动）循环中只能输出（OUT）一次，不能重复使用。在控制设计时，对应于B、C主控阀的每个单向运动,各安排3个控制输出点。PLC在顺序地执行每条指令时B、C缸的主控阀将有序地进行往复运动。

综合考虑控制要求、技术指标、经济性及输出输入接口要留有一定的余地，选用OMRON公司的C系列微型机C-40P，该机基本单元有24点输入，16点输出，输出可扩展到32点。

将输出、输入接口进行地址分配，如图1示。

设计控制指令时安排了13个计时器。另外启用19个中间继电器，地址代号1000系列。计时器和中间继电器地址号只是作为控制指令中的特殊代码（助记符），编进梯形图或简易程序，输入编程器由PLC机去执行运算。绘制PLC控制梯形图。如图2示。（限于篇幅，梯形图作了删节）。

图2系统控制梯形图

作者简介：
韩洪浩，男，毕业于东南大学电力系统及其自动化专业。电气工程系讲师，目前主要从事电力系统继电保护设计工作。

参考文献
1朱善君等.可编程序控制系统.北京：清华大学出版社，1992
2余雷声等.电器控制与PLC应用.北京：机械工业出版社，1996
3清华大学流体传动及控制研究室.上海工业大学流体传动及控制研究室.气压传动与控制.上海：上海科技出版社，1985