摘 要：SC系列PLC是臺達(dá)新推出的一款S系列PLC，主要是增加了總頻寬為130K的高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)的功能適合控制伺服系統(tǒng)。本文介紹基于SC系列PLC的食品機(jī)械機(jī)電自動化化系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用臺達(dá)觸摸屏DOP-A57
GSTD+SC系列可編程控制器 DVP-12SC11T+伺服控制器ASD-A021LA+編碼器ES3-06CN6941＋步進(jìn)電機(jī)，設(shè)備不大，但是使用的臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品較全，整個系統(tǒng)由于控制精度高，所以調(diào)試較困難。
關(guān)鍵字：食品機(jī)械投入機(jī) 觸摸屏 PLC 伺服 編碼器
1 引言
此系統(tǒng)屬于食品機(jī)械的投入機(jī)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括觸摸屏、可編程控制器、伺服、編碼器、步進(jìn)電機(jī)等，投入機(jī)主要功能是把呈帶狀脫氧劑或者是干燥劑，進(jìn)行切斷，然后按要求投入到包裝線。在整個設(shè)備中，控制的主要要求是要切斷準(zhǔn)確，切斷的位置偏差要在±5mm以內(nèi)，而且要求速度可以很快，高速每分鐘要達(dá)到170個；因?yàn)樗土向?qū)動使用的是步進(jìn)電機(jī)，這樣就會要求送料要有反饋，所以從動輪上安裝了編碼器做為反饋信號的來源，由于控制部件的組合以及于機(jī)械機(jī)構(gòu)的聯(lián)動配合問題，在調(diào)試時做了好多次軟件和硬件的改進(jìn)最后達(dá)到了使用要求。
2 食品脫氧劑投入機(jī)工藝
因?yàn)閷儆跈C(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)，另外，要求精度也高一些，所以工藝過程相對復(fù)雜一些，主要要求如下：通過設(shè)定不同的料袋長度尺寸和間距，可以加工4種規(guī)格的產(chǎn)品；要求實(shí)際偏差不得超過±5mm；要求在連續(xù)運(yùn)行時的加工速度要能達(dá)到每分鐘170個；要求刀速和步進(jìn)的速度都能有四個檔的調(diào)整；報警上下限設(shè)定；偏差微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；要求有兩個外部聯(lián)動功能，啟動不同的聯(lián)動信號可以達(dá)到包裝線聯(lián)動的功能；要求具有生產(chǎn)計(jì)數(shù)的功能，可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)有效無效的切換。工藝過程如圖1所示。
圖1 工藝過程
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)PLC系統(tǒng)需求分析。6個數(shù)字量輸入；3個數(shù)字量輸出；1個伺服控制；1個步進(jìn)控制；1個由AB相的編碼器發(fā)出的高速脈沖計(jì)數(shù)。
（2）控制系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)。觸摸屏：臺達(dá)DOPA57GSTD；PLC：臺達(dá)DVP12SC11T ；伺服控制器：臺達(dá)ASD-A021LA；臺達(dá)編碼器ES3-06CN6941；步進(jìn)驅(qū)動器和電機(jī)；料檢測
接近開關(guān)；刀位檢測接近開關(guān)；外部連動接近開關(guān)。
觸摸屏主要是用來顯示和控制、報警、報警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報警數(shù)據(jù)顯示、記錄產(chǎn)量等；PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的動作，報警的判斷和輸出；伺服電機(jī)的作用是用來使切刀可以快速的切斷干燥劑，并且準(zhǔn)確的歸位；步進(jìn)電機(jī)的作用是快速的進(jìn)料，并且進(jìn)料要十分的準(zhǔn)確；編碼的作用是把從動輪的轉(zhuǎn)動的實(shí)際角度采集出來，送給PLC。
3.2控制軟件功能設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)的功能要求。可以設(shè)定干燥劑的長度和間距，以便可以切不同規(guī)格的干燥劑；刀速和步進(jìn)的速度是可設(shè)定的要能夠分成幾個檔位，適應(yīng)不同的要求；可以設(shè)定上下限報警，來控制誤差的范圍；顯示報警畫面、報警信息；報警上下限設(shè)定；具有偏差微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；要求有兩個外部聯(lián)動功能，啟動不同的聯(lián)動信號可以達(dá)到聯(lián)動的功能；要求具有生產(chǎn)計(jì)數(shù)的功能，可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)有效無效的切換；要求具有復(fù)位功能，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)的復(fù)位；除聯(lián)動外還能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行和點(diǎn)動的功能；
（2）技術(shù)難點(diǎn)分析。在以上的功能中最重要的功能實(shí)現(xiàn)就是步進(jìn)電機(jī)的控制，這也是最難的部分，因?yàn)楦稍飫╅L度的準(zhǔn)確完全依賴于步進(jìn)電機(jī)所走的行程，如果單純靠固定脈沖數(shù)來控制步進(jìn)電機(jī)，那么運(yùn)行一段時間后一定會出現(xiàn)累計(jì)誤差，會使所切的干燥劑長度相同但是會切到料上，所以必須使用編碼器采集回來的脈沖數(shù)作為反饋來給步進(jìn)發(fā)脈沖。
（4）HMI（觸摸屏人機(jī)界面）畫面設(shè)計(jì)。主頁；控制畫面；參數(shù)設(shè)置畫面；步進(jìn)速度設(shè)置畫面；切刀速度設(shè)置畫面；報警畫面。
（5） PLC模塊設(shè)計(jì)。刀和步進(jìn)速度設(shè)定；運(yùn)行方式控制；復(fù)位狀態(tài)控制；計(jì)數(shù)功能；伺服和步進(jìn)控制；報警控制。
4 機(jī)電系統(tǒng)調(diào)試
4.1 機(jī)電位移脈沖當(dāng)量
通過反復(fù)的試驗(yàn)得到一個試驗(yàn)值：就是料每移動1mm編碼器的脈沖數(shù)是多少個，在這臺設(shè)備上得到的數(shù)據(jù)是，每移動1mm編碼器的脈沖數(shù)是5個，而且相對準(zhǔn)確。
4.2 伺服頻率當(dāng)量
通過反復(fù)試驗(yàn)得到兩個數(shù)值：就是為達(dá)到每分鐘加工速度為170個，那么對步進(jìn)和伺服發(fā)出的脈沖頻率是多少，經(jīng)過試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)是步進(jìn)額為4KHz，而伺服應(yīng)該是80 KHz；其實(shí)，本來可以通過計(jì)算可以得到這個數(shù)據(jù)，但是，由于機(jī)械方面的配合和程序有掃描周期的問題，所以不能完全套用計(jì)算所得到的數(shù)值。
4.3 料位檢測
調(diào)整料檢測的高度也是一個比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果不能調(diào)整好高度會對切斷的準(zhǔn)確性起到?jīng)Q定性作用。
4.4 前機(jī)時間
投入的準(zhǔn)確性是靠調(diào)整前機(jī)時間來保證的，在食品盒到達(dá)投入口正下方之前要進(jìn)行切斷動作，而食品盒到達(dá)投入口正下方時干燥劑要正好投入到食品盒當(dāng)中，送料停止到切刀切斷之間的時間就是前機(jī)時間。
5 結(jié)束語
此設(shè)備的使用臺達(dá)的機(jī)電產(chǎn)品比較多，整合性能比較好，為客戶降低了大量的成本，是單一電控技術(shù)平臺為客戶降低成本的很好的實(shí)例。針對國內(nèi)食品機(jī)械的自動化程度較低的現(xiàn)狀，還有很多自動化應(yīng)用工程空間。食品脫氧劑投入機(jī)使用了臺達(dá)的SC系列PLC來控制臺達(dá)伺服系統(tǒng)，達(dá)到了使用要求。
