一种基于PLC＋HMI控制的新型称重系统设计.pdf

圃国四固团哩 仿真 ， 建● 羹I CA D I C AMI C AE I C AP P 一 种 基 于P L C H M I 控 制的 新 型 称 重 系 统 设 计 冯杰 ， 杨志 浙江伟星实业发展股份有限公司 临海拉链分公司， 浙江 临海 3 l 7 0 0 0 0引 言 随着服装产业规模的不断发展 ，拉链行业规模也在 不断的壮大 ， 拉链成品发货数量庞大 ， 要快速准确点数包 装成为行业的一大难题。 目前企业现有的操作模式多是 先人 I 对拉链点数后再通过台秤对拉链条数进行复核后 包装 ， 南于拉链存在重量偏差 。 所以易造成复核 不准 ， 常 因为每包拉链的数量问题而遭到客户的投诉 ，从而影 响 到企业的声誉。 目前周内外拉链企业对解决此问题研究很多 ，但既 要保证拉链数量准确 、 摆放整齐 ， 又要效率高仍是一大难 题一总结 日前的研究现状大致有两种 1 为了保证数量准 确采用人 I 点数装置 ， 虽然数量准确 、 摆放整齐 ， 但存在 效率低的问题 ； 2 采用输送带运输拉链 自动点数的方式 ， 虽然效率高 ， 但 f } 1 于拉链较软容易重叠 ， 导致拉链摆放不 整齐 、 数量偶尔不准确等现象 。 本文针对 目前国内外拉链行业的研究现状 ，设计 一 套 以 P L C为核心 、 具有人机界面的称重控制系统 ， 该称 重系统采用分批直接称重 、计数 、累加重量和数量的方 式 ， 使每包拉链计数准确 、 摆放整齐 、 效率高 。 1 设计要求与设计难点 j ． j 设计要装 该称重系统应具备以下几个功能 1 称重的每包托链 条数必须准确 ； 2 称重过程中保证每批拉链整齐； 3 称重 过程要简单 、 高效。 ．2设计 难 点 难点一 在采用分批模式进行称重过程 中， 由于拉链 的柔软性 ， 拉链掉到称重平面 会出现混乱 ， 不整齐 ， 导致 在包装过程中， 给员工带来麻烦， 需要重新整理 ， 既浪费时 间， 又降低了生产效率。如何使拉链掉到称重平面上不混 乱 ， 我们采用什么样的机械系统模式成为了一个难题 。 难点二 在拉链存在重量偏差的前提下 ， 如何保证每 包拉链条数的准确 有些拉链 由于布带经过多遍染 色 、 布 带带经的粗细不均或者拉链表面抛光等原因，造成每条 拉链存在着一定的重量偏差 ，并且偏差幅度较大，通常 表 3 床身重构前后模 态分析前 6阶频率对 比 最大变形减小 r 2 ． 9 1 9 x l 0 ～mi l l ， 减幅为 3 7 ． 9 1 ％； 3 最大 V o n Mi s e s 应力减小 了 1 ． 3 8 7 M P a ， 减幅为 4 3 ． 5 2 ％。 重构后的床身的动态性能略有下降，但仍能满足设 计要求， 其他各项性能相比原设计都提高了很多， 同时床 身质量减小了 3 3 ． 7 5 ， 达到了优化效果。 3 结语 本文利用 H y p e r Wo r k s 对数控插齿机床 的床身进行 了拓扑优化 ，得到了床身在应力约束下 的拓扑优化的概 念性的C A D模剁， 并利用 P r o ／ E对床身模型进行了重构， 通过对重构后的床身模型再一次进行了静力学分析和模 态分析 ，分析结果表明对床身拓扑优化和结构改进是有 9 8 机 械工程师 2 0 1 4 年第1 期 效 的。在提高床身静态性能 、 保证动态性能的同时 ， 减轻 了床身质量 ， 节约了材料 ， 降低了生产成本 ， 具有很好 的 现实意义。 [ 参考文献] [ 1 ] 何萍， 吴敬勇． 金属切削机床概论[ M] ． j E 京 北京理工大学i__l_{ 版 社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 田启华， 周祥曼， 杜义贤， 等． Y K S 5 1 2 0 B 一 3 数控插齿机床身结构 有限元分析L J ] ． 机械设计与研究， 2 0 1 0 3 5 4 5 6 ． [ 3 ] 李景渭． 有限元法[ M] ． 北京 北京邮电大学出版社， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 李楚琳 ， 张胜兰， 冯樱．H y p e r Wo r k s 分析应用实例[ M] 一 E 京 机 械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 5 ] 美 A D A M S C ， F R A Z O S A R ． 拓扑学基础及应用[ M] ． 沈以淡， 等， 译一 E 京 机械工业出版社， 2 0 1 0 ． 编辑 启迪 作者简介 赵可 1 9 8 3 一 ， 女， 助理工程师， 从事电力系统自动化控制 研 究 ． 收稿 日期 2 0 1 3 1 l 一 0 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 在 l ％～ 3 ％， 如果一 条一条的称重效率 太低 ， 如果一百 条直接称重时 ， 每包拉链就会出现 1 ～ 3 条的偏差 ， 导致每 包拉链条数不准确。 L 夫 J 此我们需要另辟蹊径 ， 开发一种新型的称重模式 ， 分批快速称重模式来保证每包拉链 条数的准确性 ，根据 不同拉链 号计算 } f J 多少数量范围来分批称重成为了一 个难题。 2 硬件系统设计 针 对难点 一 ， 在机械结构设计过 程中，我们采用挡 板翻转模式 ，保证 拉链掉到称重平面 卜不会 出现 混乱 ， 保持不变。我们建 _『 操作模型 如 图 l 所示 。 首 先 翻 板 与 桌而保持平 衡 ， 将 分 批 的拉 链 推 到 翮板 面 ， 接着 翻 板旋转 9 0 。 ，将 拉 链 掉 到 称 重 平 面 卜， 这样 就 可以有 效 地 保 证 拉 链 落 下 来 时 不 会 出 现 混乱 的现象 ， 为下步拉链包装提供了很好 的保障。 设 备的 1 作流程如下 设备启动时， 翻板电机及推板 电机 作 ， 设备首先复位 ， 如冈 1 a 所示的位置停止 ， 接着 将一批拉链推至翻板 卜 ； 按下启动按钮， 翻板电机工作使 翻板翻转 9 0 。 ， 拉链掉至称重平面上 ， 如图 l b 所示的位 置 ； 接着翻板电机 作， 翻板再翻转 8 0 。 ， 并且推板 电机开 始工作 ， 将推板向后退至设定的步数 ， 这个时候保持 l S 并 且称重系统开始称 ， 并将称重得到的数据传输至触摸屏 和 P L C进行 示及计算 ， 如罔 1 c 所示的位置 ； 接着推板 电机， lI 作将推板向前推 ． 直到设定的步数 ， 如图 1 d 所示 的位置； 接着推板 电机 l 作使推板复位 ， 然后翻板电机T 作 ， 使 翻板复位 ， 接着下一批称重 ， 直到一百条 ， 提示音响 应 ， 并n开始包装 ， 并进入下一个循环 。 3 软件系统的设计 软件系统包含两部分， P L C 程序设汁 和人机界面没 ‘ 。 3 ． i P I C程序设计 P L C控 制系统设 汁了一个复位按钮 ，按下按钮可以 使系统 I 1 动的回到垛点。满足 P L C控制的条件如下 翻 板初始化到位感应 开关必须感应到翻板 ；推板初 始化到 位感应歼荚必须感应到推板；力值显示控制仪显示的数 字必须为 0 ， 保证称重时称晕的数据准确兀误。 在称晕过程中， 需要对数据不断地进行采集处理 ， 每 次采集Y - ll ff , 数据由力值 示控制仪通过 R S 4 8 5串口发送 仿真 ， 建槎 I C AD I CA MI C A E I CA P P 圃固四嗟国哩 给人机界面， 再 南人机界 通过 R S 2 3 2 f ⋯ I 传给 P ， f I 1 P L C系统对其进行条数计算 。计算的条数再通过 R S 2 3 2 串 口传给人机界面显示。系统构成如图 2 。 针对难点二， 我们经过反复测算 ， 卡 } I 同型号拉链的 差 大概在 l ％ ％之间， 冈此 l 6 条 链的误差为 1 5 ％ 4 8 ％ 之 间，如果误差大于等于 5 的话 ，程序计算时就会f } I 观误 差 ， 导致拉链条数不准确， 闪此每批拉链的条数必须小于等 于 1 6条， 如果称重时显示大于 1 6 条需雨新称重， 如果称 时小于等于 1 6 条， 则继续称重累加， 直到 1 0 0 条。 为保 证 条 数 的 准确性 ， 称重系统 程 序设 计如下 1 数 ， z 条 拉 链 ， 5≤n ； 2 计 算 单 条拉链 的重 量 6 n条拉链得到的 重量 ／ n ； 3 假 设 一 把拉链 为 ， n条 1 ≤ ／ T t ≤l 6 ，将 ／ l t 放 在 称量系统 称 ， 得 到 的重 量为 c ； 4 m i n t [ c 0 ． 4 9 ／ a J ； 5 假设 m 1 6 ， 则蘑 新称重 。 P L C程序控制流程 如图 3 。 ．2 机． 界面的设计 采用人机界 面控制 ， 使企业 员_ lr 操作 、 查找 及溃取数 据, -1 h 常地方便 ， 该系统采用的是 M C G S 组态人机界面 ， 具有 以下 几点功能 1 力值显示控制仪通讯时 ， 呵以很 精确的将采集到的数据显示在人机 界而 上； 2 通过人机 界面计算 单条拉链 的重量； 3 方便 员一 l 知道 目前拉链的 总条数 ； 4 通过数据库 ， 可以监控一天或者一个月生产拉 链的产量 。 4 结论 此款新型控制模式的称重系统 ， 采用分批直接称币 、 计数 、 累加 的方式 ， 达到计数准确 ， 操作简单及效牢高 ， 在 产品存在重量偏差又需准确计数的 L , I k 中值得推广 [ 参考文献] [ I ] 黄永红， 电气控制 P I C f 目 技术[ M ] J L 求 机械 业Ⅲf 叛 礼， 2 0 I 1 ． [ 2 ] 张文明， 刘志军． 曾丽霞． 组态软件控制技术f M] 一 E 京 北 ， J ‘ 交 通大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 编辑 明涛 作者简介 冯杰 1 9 7 卜 ， 男， 工程师， 从事自 动化设备开发与维护工作 收稿 日期 2 0I 3 一 l 0 0 8 机械工程师 2 0 1 4 年第1 期 9 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m