王昆++牟玉壯
摘要:為了提高木工三排鉆床的自動(dòng)化程度,本文通過分析三排鉆床工作流程和要求,設(shè)計(jì)了木工三排鉆床的控制系統(tǒng),其中包括西門子S7-200PLC程序編寫和組態(tài)王界面設(shè)計(jì)。最后將設(shè)計(jì)的程序下載到PLC后,利用計(jì)算機(jī)運(yùn)行組態(tài)王,通過改變各個(gè)輸入得到相應(yīng)的輸出,證明了程序的正確性。
關(guān)鍵詞:木工鉆床 PLC 組態(tài)王
中圖分類號(hào):F426.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)10-0011-01
1 概述
從2000年以來,我國(guó)木工機(jī)械行業(yè)呈現(xiàn)跨越式發(fā)展,木工機(jī)械行業(yè)GDP從世界第五增長(zhǎng)到世界第二,但是總體上我國(guó)木工機(jī)械的數(shù)控化率非常低[1]。木工機(jī)床是家具制造業(yè)和木材加工業(yè)的基礎(chǔ),多排鉆床作為木工機(jī)床的一部分,在木材打孔加工領(lǐng)域有不可替代的作用。其中三排鉆床具有定位靈活、操作方便等優(yōu)點(diǎn),是板式家具生產(chǎn)中常見的鉆孔設(shè)備[2]。本文以設(shè)計(jì)三排鉆PLC和組態(tài)王控制系統(tǒng)為目的,提高三排鉆床的自動(dòng)化控制程度。
PLC作為下位機(jī)在工控領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、容易安裝、擴(kuò)展能力強(qiáng)、功耗小等優(yōu)點(diǎn)[3]。本文采用小型模塊化的西門子S7-200PLC對(duì)三排鉆床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,用戶可以通過運(yùn)行組態(tài)軟件的PC機(jī)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作。本文采用的是北京亞控科技開發(fā)的組態(tài)王軟件,它具有功能完善、性能可靠、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),并且市場(chǎng)占有率較高,在國(guó)內(nèi)外的工程項(xiàng)目中應(yīng)用很多[4]。
2 木工三排鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求
2.1 三排鉆床排鉆組成
木工三排鉆床包括B鉆排單元和C鉆排單元,其中B鉆排單元用于水平方向的孔,C鉆排用于加工板件垂直方向孔。C鉆排包括C1和C2兩排鉆頭,它們可以在X軸方向移動(dòng)。
2.2 三排鉆床工作流程
三排鉆床工作流程可以概括為:板件通過傳送帶到達(dá)加工位置后,壓板開關(guān)啟動(dòng),壓板氣缸工作,將板件壓緊。根據(jù)是否需要加工水平方向孔選擇同步/異步模式,其中同步模式是指B1鉆排工作,異步模式是指B1鉆排不工作;根據(jù)自身需要,選擇自動(dòng)/手動(dòng)加工模式;根據(jù)加工孔的排數(shù),選擇C1和C2鉆排。觸動(dòng)開始加工按鈕后,所選擇的鉆排開始工作。當(dāng)觸碰到行程開關(guān)后,排鉆電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)并回程,壓板氣缸復(fù)位,孔加工完畢。
根據(jù)上述三排鉆床工作流程要求,現(xiàn)列出如圖1所示的流程圖,以方便PLC程序設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。
3 木工三排鉆床控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)
3.1 PLC型號(hào)選擇
西門子S7-200 PLC具有性價(jià)比高、功能強(qiáng)等特點(diǎn),本文選擇S7-200 PLC CPU224型號(hào),它具有14個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口,滿足本文所設(shè)計(jì)的三排鉆輸入/輸出端口數(shù)量。
3.2 輸入/輸出端口定義
S7-200PLC輸入/輸出端口分配如表1所示。
3.3 PLC程序設(shè)計(jì)
STEP7-Micro/WIN 編程軟件是西門子S7系列PLC程序編輯專用軟件,可以進(jìn)行梯形圖邏輯、功能塊圖和語(yǔ)句表編程。本文設(shè)計(jì)PLC程序在STEP7-Micro/WIN編程軟件中進(jìn)行。
為了簡(jiǎn)化程序和便于檢查錯(cuò)誤,PLC程序中有子程序嵌套,三個(gè)子程序分別為同步加工模式、異步加工模式和自動(dòng)加工過程。如圖2所示為本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)加工過程部分子程序。
3.4 PLC控制連接設(shè)備
根據(jù)對(duì)PLC輸入和輸出端口的定義,需在相應(yīng)的輸入輸出端口連接相應(yīng)的電氣設(shè)備。PLC與電氣設(shè)備連接原理圖如圖3所示。
4 木工三排鉆床組態(tài)王界面設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的三排鉆床操縱主界面根據(jù)PLC輸入端口設(shè)置,需在數(shù)據(jù)詞典中設(shè)置啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、B1鉆排按鈕、C1鉆排按鈕、C2鉆排按鈕、開始加工按鈕、同步/異步按鈕、手動(dòng)/自動(dòng)按鈕和指示燈等變量,并將它們連接到相應(yīng)的PLC寄存器地址。
5 結(jié)語(yǔ)
本文以設(shè)計(jì)木工三排鉆床控制系統(tǒng)為目的,利用計(jì)算機(jī)和組態(tài)王軟件作為上位機(jī),PLC作為下位機(jī),實(shí)現(xiàn)了對(duì)木工三排鉆床工況的實(shí)時(shí)控制。根據(jù)木工三排鉆床PLC控制接線圖,將下載好設(shè)計(jì)程序的PLC裝機(jī)后,經(jīng)調(diào)試和加工板件后發(fā)現(xiàn)木工三排鉆床的生產(chǎn)效率和加工精度都有大幅度的提高。
參考文獻(xiàn)
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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用2014年10期