PLC在異纖清除機中的應用

1、前言

隨著(zhù)可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC：ProgrammablelogicController）的從無(wú)到有，功能從弱到強，應用領(lǐng)域從小到大，其已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設備，在各行各業(yè)發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越大的作用。

1.1 PLC應用的必要性

棉花異纖清除機作為一種在線(xiàn)清除棉花中異纖的設備，其主要作用是代替人工挑揀棉花中所含的各類(lèi)異纖，從而保證紗線(xiàn)的質(zhì)量。棉花異纖清除機作為一種生產(chǎn)質(zhì)量控制設備，其運行的穩定性和設備的可操作性是首要要求。第一，一旦設備運行不正常不僅會(huì )影響產(chǎn)量，還會(huì )造成紗線(xiàn)質(zhì)量下降，因此，設備的控制單元必須選用可靠性高的器件。第二，設備自身的操作方法以及與生產(chǎn)線(xiàn)其他設備的級聯(lián)控制方式，需要適應紡織廠(chǎng)工人的操作習慣，盡可能做到一鍵式啟動(dòng)、停止?；谝陨闲枨?，棉花異纖清除機采用PLC作為邏輯控制單元能夠很好的滿(mǎn)足設備的設計要求。

1.2 NA200系列PLC的特點(diǎn)

作為小型一體化PLC 產(chǎn)品，NA200PLC包括一個(gè)單獨的CPU模塊，以及各種可供選擇的功能擴展模塊，無(wú)論是獨立運行，還是相互連接構成網(wǎng)絡(luò )，均可以實(shí)現強大而復雜的控制功能。該系列PLC具有以下特點(diǎn)：①可靠性高，抗干擾能力強，適合各種工業(yè)現場(chǎng)的使用。②配套齊全，功能完善，適用性強。CPU本體具有多種I/O規格可以選用，還具備高速計數、定時(shí)、標準RS232和RS485接口。多種擴展模塊可供選擇。③支持梯形圖（LD）、指令列表（IL）、功能塊圖（FBD）、順序流程圖（SFC）和結構化文本（ST）五種語(yǔ)言編程，易學(xué)易用。④標準的Modbus RTV通訊協(xié)議，可以很方便的與計算機組成控制網(wǎng)絡(luò )。⑤輸入輸出端口分組設計，可以適應不同電氣性能的使用。⑥安裝方便，支持平面安裝和DIN導軌安裝。⑦體積小，重量輕，能耗低。⑧高性?xún)r(jià)比，在棉花異纖清除機中使用，既可以滿(mǎn)足設備的需求，又能夠降低設計成本。

2、設備概況及系統組成

棉花異纖清除機是一種能在線(xiàn)檢測并剔除棉花中有害雜質(zhì)的集機、光、電、氣于一體的自動(dòng)化電子設備，可無(wú)縫接入到前紡工序中。設備主要包括前級輸棉風(fēng)機、打手電機、羅拉電機、吸廢棉風(fēng)機、光源系統、高速相機、大規模集成處理板卡、工控機和高速氣閥等，各部分負載類(lèi)型不同，所需電壓不同，對電源穩定程度的要求也不同；其啟動(dòng)流程為：首先啟動(dòng)工控機，20秒后啟動(dòng)光源系統，工控機啟動(dòng)完成后啟動(dòng)吸廢棉風(fēng)機，然后啟動(dòng)打手電機，待打手轉速正常后，啟動(dòng)羅拉電機，啟動(dòng)前級輸棉風(fēng)機，最后啟動(dòng)相機、板卡，最后設備自動(dòng)進(jìn)入運行狀態(tài)。另外，設備安裝與紡織廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)中，采用統一的供電線(xiàn)路和控制中心，來(lái)進(jìn)行整條生產(chǎn)線(xiàn)的啟動(dòng)及故障報警等。生產(chǎn)線(xiàn)啟動(dòng)時(shí)，首先啟動(dòng)濾塵系統，然后啟動(dòng)后級梳棉設備，接著(zhù)啟動(dòng)異纖清除機，最后啟動(dòng)前級開(kāi)棉機，整條生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始過(guò)棉生產(chǎn)。

基于以上工藝設計要求，系統采用PLC進(jìn)行啟停邏輯控制。系統組成由南大奧拓CPU201-4002的PLC、中間繼電器、工控機、RS232通訊電纜和異纖清除機的輸入輸出開(kāi)關(guān)等構成，其中PLC主要負責接收生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)啟信號，對棉花異纖清除機進(jìn)行電氣邏輯控制，同時(shí)完成光源壽命計時(shí)統計、打手電機轉速測量以及與工控機進(jìn)行Modbus RTV通訊。系統硬件組成如圖1所示：



圖1 系統組成

3、軟件功能設計

3.1硬件配置及端口設定

在系統設計之前，根據其復雜程度，從經(jīng)濟性、可靠性等方面考慮，選擇NA-200PLC作為棉花異纖清除機控制系統的控制主機。PLC采用220V交流供電，本體具有24個(gè)數字量輸入點(diǎn)（可設計為源型或漏型輸入）和16個(gè)數字量繼電器輸出點(diǎn)，CPU內部集成兩個(gè)RS232（Modbus RTV）、128K程序存儲空間和8K掉電保持存儲空間、4通道的高速單相計數器。具體PLC的I/O分配如圖2所示。



圖2 PLC外部I/O分配

3.2 PLC內部資源分配

在設計程序過(guò)程中，會(huì )使用到許多中間繼電器、寄存器、定時(shí)器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫(xiě)前先列出可能用到的軟元件，現將與上位機通訊及關(guān)鍵元件進(jìn)行規定，如表1所示。