可编程控制器专门为工业控制设计,有完善的抗工业干扰措施,其最大的优点是可靠性高;其次是编程方便,一般还配有手持式编程器,可进行现场编程和调试。因此PLC在工业控制中得到了广泛的应用,特别是在时间控制和顺序控制领域,是首选的控制装置。
针对本项目的控制特点,作者决定选用富士FLEX-PCNBO系列中的NBO-P14R3-AC型可编程控制器。其特点是:(1)结构紧凑,14点的尺寸为115@80@80mm;(2)存储器容量充足。程序容量为320步,数据存储器为228字;(3)有两个模拟计时器;(4)电池不需更换;(5)扫描速度快,指令处理速度高达3.5Ls;(6)脉冲检测输入,可接受最小500Ls脉宽的脉冲;(7)密码功能,4位十进制数字密码可以保护重要的程序。NBO-P14R3-AC型的IO点数为14点,继输出AC100240V电源。
总体控制方案打磨机的电器控制总体方案,如和所示。本方案中的受控对象有:两个电动机1D和2D;3个电磁阀1JD,2JD和3JD;其中1D为主传动电机,电机的正转和反转决定板材的运行方向;2D为控制砂布移动的电机;3个电磁阀分别控制3个气阀,从而控制3个压轴的升降,电磁阀通电时压轴下落,断电时压轴抬起。由可见,电机的旋转方向取决于:(1)由交流接触器1C和2C控制。当1C吸合时(2C一定断开,1C和2C互锁)1D正转,而1C的吸合由PLC的输出继电器Y10控制,即Y10吸合则1C吸合1D正转;同理Y11吸合则2C吸合(1C断开)1D反转。因此1D的正转与反转由PLC通过程序控制,这种状态称为自动方式。(2)当中间继电器J1和J2吸合时,其触点J1和J2断开,电机的正转和反转由开关3HZ直接控制,这种状态称为手动方式。自动和手动两种方式由开关1HZ选择。当1HZ被选择手动时,PLC的输入点X9通电,使Y16吸合,从而进入手动方式。3个电磁阀也有手动与自动两种控制方式。自动方式下,3个电磁阀分别由输出继电器Y12,Y13和Y14控制;手动方式下分别由手动开关4Hz、5Hz和6Hz控制。
功能设计和PLC编程结合打磨机的生产实践,主要设计了如下功能:(1)手动自动两种工作方式;(2)板材的自动返回;(3)打磨次数自动控制;(4)自动计数;(5)压轴下落延时控制;(6)压轴上升延时控制;(7)启动和(紧急)停车控制。在上述控制功能中,压轴的下落延时控制非常重要。延时太短板材头部还没有到时压轴已经下落,会顶住板头甚至会导致板材的损坏;延时太长,板材头部已经过去,压轴的头部又打磨不到,影响打磨的质量;具体的延时时间需经反复调试确定。同理压轴的上升延时也非常重要,延时太短时板材尾部没有打磨到,延时太长板材尾部过去了压轴才上升,砂布轮打磨传动轴,浪费砂布。此外板材的自动返回控制也非常重要,停车与反向的时间要恰到好处,否则板材会脱离打磨机而无法自动换向。
控制程序可以分为三部分。第一部分完成板材从左而右的各种控制;第二部分完成从右而左的各种控制;第三部分完成自动计数自动换向等控制。第一部分的控制梯形,如所示。该梯形又可分为三部分,分别控制压轴13的升降。中M1M8为PLC内部的中间继电器,T1T6为定时器。其中T1T3和T5分别控制三个压轴的下落延时,T2T4和T6控制三个压轴的上升延时。X2X4为输入点,接光电开关。现以第一部分说明其工作原理。当机器启动,板材从左而右运动,M1闭合,M2断开,因此该支路起作用;当板材到达光电开关1SK时,档住该光电开关的光线,使光电部分电气控制梯形开关的继电器吸和,从而使X2吸合,T1开始计时,M3吸合。
结论打磨机经过上述改造,取得了非常满意的效果。首先机器的可靠性大大提高。机器目前投入生产运行了3年,几乎没有出现任何故障;其次提高了自动化程度,减轻了工人的工作负荷,提高了生产效率,受到工厂和工人的欢迎。总之本改造项目是PLC成功应用的一例,值得推广。