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周子建
（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）
摘 要 花炮卷筒機的自動精確運行是提高花炮產量和安全生產的基礎。基於和利時公司LM係列PLC的花炮卷筒機控製係統，可實現整個生產過程的手/自動控製和生產狀態（包括運行流程、故障報警）的監控，控製係統具有操作簡單和人性化等特點，這對花炮生產企業提高生產率和生產安全性具有重要意義。
關鍵詞 PLC；人機界麵；花炮卷筒機控製係統
1 引言
我國是全球煙花爆竹的生產大國，產品出口100多個國家和地區，僅在“花炮之鄉”瀏陽市，2008年的產值就高達100多個億，創稅10多個億，成為當地經濟的支柱產業。然而作為這樣一個曆史悠久、規模巨大的傳統產業，目前的生產處在十分落後的狀態。隨著我國花炮產業入高速發展時期，加速花炮機械化、自動化生產，是花炮行業提高產量和安全生產的基礎。
中國目前花炮卷筒機的控製係統有兩種方式，一種采用炮卷筒機專用控製器，另一種采用PLC控製。由於專用控製器都是基於單片機開發而成，它的抗幹擾能力和穩定性比PLC要差，而這對於花炮生產的持續性和穩定性尤為重要。
2 係統設計
花炮卷筒機的動作主要有：送紙、壓輥、抱紙、卷筒、加水、加膠、切紙、切筒、進筒燈一係列工序。根據工序的特點，在PLC的控製程序裏有手動和自動控製兩種控製模式。在手動控製模式下，可以單獨對每一個工序的動作進行控製；當切換到自動控製模式，PLC程序會根據預先設置好的流程來控製卷筒機工作，不需要人工幹預。所有的這些手動操作和手/自動信號的切換都是通過觸摸屏進行的。
係統工作流程：
1：上電 （上電檢查、筒原始位、推筒退限位、壓輥下限位、抱紙下限位是否在原始位置）
2：啟動 （條件：上電檢查正常，手動/自動轉換開關在自動位置）
3：第一送紙 （要求：速度可調、長度能達到500mm、有延時）
4：壓輥 （要求：第一送紙長度達到，有延時）
5：抱紙 （要求：壓輥動作完成，有延時）
6：卷筒、第二送紙 （要求：抱紙動作完成；卷紙以及送紙都要求有延時，送紙長度達到設定長度卷紙電機停止運行；送紙長度最長要求達到3000mm以上，第二送紙速度可調）
7：切紙 （條件：送紙長度達到設定長度，送紙電機以及卷紙電機停止運行；有延時；時間可調，時間在1S以內，精確到小數點後一位）
8：卷筒 （條件：切紙動作完成；時間可調，時間在5S左右，精確到小數點後一位）
9：切筒、抱紙下 （條件：卷筒完成；卷紙動作完成之後抱紙電磁閥動作，抱紙汽缸上的下限位磁性開關觸發，切筒動作開始；要求：切筒動作時間可調，時間在9S左右，一般為整數，切筒動作有延時）
10：壓輥下 （條件：切筒動作完成，切筒原始位磁性開關點亮）
11：推筒進、第一送紙 （條件：壓輥下動作完成，切筒原始位以及壓輥下限位在原位）
12：推筒退 （條件：推筒進限位點亮）
13：壓輥： （切筒原始位、推筒退限位、壓輥下限位、抱紙下限位在原始位置、第一送紙長度達到）
……一直按上述循環
係統的控製流程如下：
在此流程圖裏，“紙長”是指卷成一個炮筒的紙張長度，在實際控製的過程中，每一個節點的紙長由送紙電動機（步進電機）來控製。和利時LM係列的PLC帶有脈衝輸出功能，能夠根據PLC程序輸出規定個數的脈衝串（PTO）或者脈寬可調的周期性脈衝信號（PWM），輸出的脈衝串通過電機驅動器精確的控製步進電機的運轉，從而達到控製節點紙長的目的。此外，LM係列PLC具有高速計數功能，從而可以監視步進電機反饋回來的脈衝信號，經過簡單的轉換，就可以在程序裏監視紙長的真實情況。
在PLC程序裏，把每一個氣動閥、每一個電機的操作狀態和運行狀態（包括運行時間、啟動次數）記錄下來，上傳到人機交互界麵上。人機界麵設計如下
3 PLC硬件配置
根據上述控製流程設計，輸入輸出信號清單如下：
表 3-1 輸入輸出信號清單
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序號 |
信號類型 |
輸入輸出信號說明 |
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1 |
DI |
壓輥上限位開關 |
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2 |
DI |
壓輥下限位開關 |
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3 |
DI |
退筒進限位開關 |
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4 |
DI |
退筒退限位開關 |
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5 |
PI |
送紙電機反饋脈衝信號 |
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6 |
DI |
緊急停止按鈕開關 |
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7 |
DI |
手自動切換 |
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8 |
DI |
送紙電機故障 |
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9 |
DI |
轉筒電機故障 |
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10 |
DI |
退筒電機故障 |
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11 |
DI |
壓輥氣動閥故障 |
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12 |
DI |
加水氣動閥故障 |
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13 |
DI |
刮膠氣動閥故障 |
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14 |
DI |
切紙氣動閥故障 |
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15 |
DI |
切筒氣動閥故障 |
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16 |
DI |
抱紙氣動閥故障 |
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17 |
DO |
步進電機啟動/停止 |
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18 |
PO |
步進電機脈衝輸出 |
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19 |
DO |
轉筒電機啟動/停止 |
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20 |
DO |
退筒電機前進/後退 |
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21 |
DO |
退筒電機啟動/停止 |
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22 |
DO |
壓輥氣動閥啟動/停止 |
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23 |
DO |
加水氣動閥啟動/停止 |
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24 |
DO |
刮膠氣動閥啟動/停止 |
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25 |
DO |
切紙氣動閥啟動/停止 |
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26 |
DO |
切筒氣動閥啟動/停止 |
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27 |
DO |
抱紙氣動閥啟動/停止 |
4 應用特點
基於LM係列PLC的花炮卷筒機控製係統具有如下特點：
ì 穩定性和安全性
PLC和觸摸屏都通過了CE認證、EMCceshi，keyizaibijiaoeliedegongyeshengchanxianchanggongzuo，diyugezhongelietiaojiandenenglijiaoqiang，zhejiuweichixushengchantigonglebiyaodebaozhang。ciwaixitongtigongleyijianjinjitingzhianniu，dangxianchangfashengshengchanshiguhuomougeshebeifashengguzhangxuyaotingchedeshihoujiukeyikuaisudeyijiantingzhicaozuo。
ì 操作簡單
觸(chu)摸(mo)屏(ping)上(shang)的(de)操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)非(fei)常(chang)人(ren)性(xing)化(hua)，每(mei)個(ge)設(she)備(bei)環(huan)節(jie)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)都(dou)有(you)提(ti)示(shi)，每(mei)一(yi)步(bu)操(cao)作(zuo)都(dou)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)說(shuo)明(ming)，互(hu)鎖(suo)的(de)操(cao)作(zuo)按(an)鈕(niu)都(dou)會(hui)相(xiang)互(hu)鎖(suo)定(ding)，增(zeng)強(qiang)了(le)操(cao)作(zuo)安(an)全(quan)性(xing)、降低了操作門檻。
ì 可維護性
由於對係統中的每一個設備都做了故障狀態、運行狀態、操作狀態記錄和保存，日常事故的追蹤和設備的維護都變得更加簡單。
參考文獻
[ 2 ] 方承遠，工廠電器控製技術[M]，機械工業出版社.
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