基于PLC和觸摸屏在切斷機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

龐傳磊

摘 要：PLC和觸摸屏控制技術(shù)在目前工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，涉及到各行各業(yè)，本文對”LS產(chǎn)電”品牌的可編程控制器和觸摸屏應(yīng)用在切斷機領(lǐng)域的研究做進一步分析，希望對相關(guān)技術(shù)人員操作人員及使用人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；觸摸屏；切斷機

20世紀60年代，由于市場的需要，工業(yè)生產(chǎn)從大批量、少品種的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N的生產(chǎn)方式。

但是，當時這種大規(guī)模生產(chǎn)線的控制大多是集電器控制系統(tǒng)，體積大、耗電多，改變生產(chǎn)程序非常困難。為了改變這種狀況，滿足用戶對產(chǎn)品多樣性的要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制成了世界上第一臺可編程邏輯控制器（PLC），在美國通用汽車生產(chǎn)線上使用并取得成功，從此開創(chuàng)了可編程邏輯控制器的時代。目前可編程控制器（PLC）已廣泛地用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。

為滿足工業(yè)自動控制對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時性要求和適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)控制的需要，PLC與上位機之間、PLC與PLC之間都要能夠進行通訊并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

PLC只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。其完成控制的實質(zhì)是按一定算法進行I/O變換，并將這個變換物理實現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。

PLC主要由輸入寄存器、輸出寄存器、存儲器、CPU單元和其他接口單元。

PLC已經(jīng)完全能夠取代繼電器控制系統(tǒng)。只有對其控制機制有了準確的理解，才能對其持續(xù)地開發(fā)并創(chuàng)造地使用它。I/O電路已經(jīng)保證了PLC與現(xiàn)場設(shè)備直接連接，并在內(nèi)部寄存器存儲了這些狀態(tài)。但是，為了取代繼電器控制，更重要的是如何組織和使用這些開關(guān)量，從而達到用軟件程序代替硬件連線的目的。PLC充分的利用了計算機存儲程序的思想和高速的特點，采用了控制系統(tǒng)中的離散控制方法，使它的控制能夠完全取代繼電器控制。

本系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為主結(jié)合觸摸屏技術(shù)作為上位機，使其有機統(tǒng)一起來，正真做到人機對話及數(shù)字化操作。本文著重介紹此系統(tǒng)在切斷機系統(tǒng)中的使用。

切斷機利用PLC和觸摸屏技術(shù)可對食品膨化機生產(chǎn)出來的長條形食品進行有效切斷，可控制切斷的速度，切斷長度厚度等；下面對本過程詳細描述。

觸摸屏上配有“旋切電機啟?！钡陌粹o，“輸送電機啟?！钡陌粹o，“旋切電機頻率反饋”對話框，“輸送電機頻率反饋”對話框，“頻率設(shè)定”電位器拖動條，“同步長度調(diào)整”電位器拖動條，這些按鈕開關(guān)對話框電位器拖動條操作方便使用靈活提高了設(shè)備的工作效率。

設(shè)備示意及控制系統(tǒng)如圖1所示

選用變頻控制系統(tǒng)是基于其調(diào)速簡單，精度高靈活性好等特點。

通過PLCDA模塊輸出的DC0-10V電壓，對應(yīng)轉(zhuǎn)換成變頻器的輸出頻率，從而可實現(xiàn)兩變頻器的同比例呈一定對應(yīng)關(guān)系的調(diào)速，從而達到我們的控制目的。

變頻系統(tǒng)設(shè)計

LSLV-C100系列變頻器系統(tǒng)有速度控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式，本系統(tǒng)選用的是速度控制模式。

（1）變頻控制系統(tǒng)接線圖如圖2所示

（2）速度限制指令

當變頻器處于速度模式控制時其速度受到PLCDA模塊的限制，其0-10V對應(yīng)變頻器的頻率，本系統(tǒng)設(shè)計切斷變頻器對應(yīng)的DA模塊0通道的輸出值DC0-10V對應(yīng)變頻器0-150HZ，輸送電機變頻器對應(yīng)的DA模塊1通道的輸出值DC0-10V對應(yīng)變頻器0-60HZ，其對應(yīng)參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

PLC系統(tǒng)設(shè)計

PLC系統(tǒng)采用LS品牌XGB系列產(chǎn)品，其中XBO-DA02A為速度控制模塊，XBO-AD02A為頻率采集模塊，觸摸屏通過RS485與PLC相連，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖如圖4所示

（1）模擬量輸出模塊，模擬量輸出模塊的具體產(chǎn)品型號為XBO-DA02A，其輸出為2路DC0-10V電壓，其性能參數(shù)入表1所示

其中模擬輸出值為0-10V，對應(yīng)的數(shù)字字為整數(shù)0-4000，其實際設(shè)定在觸摸屏上以實際頻率的形勢實現(xiàn)，0-60HZ頻率對應(yīng)電壓值的0-10V，成線性比例關(guān)系，系統(tǒng)中“運行通道0”狀態(tài)要選擇“運行”狀態(tài)“輸出增益”設(shè)定為0即可。其速度設(shè)定通過下面界面實，見圖5。

本設(shè)定為電阻式設(shè)定在滑動滾動條上拖動即可實現(xiàn)調(diào)速，從而實現(xiàn)我們實際需要的頻率。

（2）AD轉(zhuǎn)換模塊

AD轉(zhuǎn)換模塊的主要功能是把變頻器的實時頻率反饋給PLC的AD模塊，然后AD模塊通過模擬量轉(zhuǎn)換及運算，以“HZ”的形勢在觸摸屏上顯示出來，該反饋檢測了切刀變頻器和輸送變頻器的實時運行頻率，用戶再根據(jù)該頻率調(diào)整實際需要的輸入頻率，其觸摸屏界面如下。圖6頻率反饋。

上面“輸入框”內(nèi)即為系統(tǒng)運行時的反饋頻率。

其PLC設(shè)定如表2所示

PLC程序設(shè)計

由于系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速比例同步控制模式，PLC系統(tǒng)必須對切斷電機和輸送電機的速度根據(jù)要求實時的控制。

（1）輸送電機頻率設(shè)定。見圖7

本程序中”on”為PLC常通中繼，即得電后常通狀態(tài)，其代碼為”F99”，

“頻率輸送屏”為在觸摸屏上設(shè)定的輸送電機的頻率，其設(shè)定范圍為0-60HZ，根據(jù)實際需要來設(shè)定其頻率，“67”為換算系數(shù)，比如說“頻率輸入屏”設(shè)定為60HZ其計算方法為60HZX67=4020，即對應(yīng)上面講的DA模塊的最大數(shù)字值，也就是需要的最大頻率即為“輸送電機最終頻率”對應(yīng)的數(shù)值。

以上設(shè)定的頻率通過MOV指令寫到DA模塊，然后系統(tǒng)運算后把對應(yīng)頻率值反饋給變頻器，從而達到我們需要的頻率，圖8“0A-DA1-DATA”即為頻率值寫到變頻器的PLC地址。

（2）切刀電機頻率設(shè)定。切刀電機頻率設(shè)定程序通過圖9所示程序?qū)崿F(xiàn)

程序中“D2R”為數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令，即把整數(shù)轉(zhuǎn)換成實數(shù)，以便下面實數(shù)運算時可直接使用。程序中切斷比例系數(shù)設(shè)定即為”圖10”中滑動電位器條的設(shè)定，系統(tǒng)中“10--75”刻度即為比例系數(shù)又是切刀所切的產(chǎn)品的長度，即對應(yīng)10--75MM.”RDIV”為實數(shù)除法指令，圖9第3行和第2行運算通過除法運算得出切斷的最終頻率，即“切斷頻率實數(shù)類型”對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器，然后通過“R2D實數(shù)轉(zhuǎn)整數(shù)指令”把“切刀頻率實數(shù)類型”轉(zhuǎn)換成整數(shù)，通過“MOV”指令把頻率值寫到圖8中的“0A-DA1-DATA”中從而達到我們的控制目的，實現(xiàn)設(shè)備可靠運行。