PLC在高位碼垛機開關門時間測量

1 前 言

　　碼垛機是包裝碼垛生產線上的重要設備，它對于提高整條線的處理速度起著關鍵的作用。隨著企業集團化，生產規模化，要求碼垛機具有較高的處理速度， 1000 袋 /h 的碼垛機不再能夠滿足生產的需要，在這種情況下，一方面需要研制新型的高速碼垛機，另一方面需要對傳統的碼垛機進行高速化改造。
　　在對傳統碼垛機的改造過程中，需要在無包的情況下，對其過程時間參數進行測量，以便對原碼垛機的這些參數有個正確的認識。出于程序保護的原因，往往原有程序是不允許改動的，在這種情況下，只能另外采用一個可編程控制器，通過采集原過程的始末信號來測定過程時間。然而，在無包的情況下，采用這種測量方法測量開關門時間卻得不到正確的結果，原因在于在有包的情況下和在無包的情況下運行的過程是不同的，本文將分析這兩種過程不同的原因，并提出一種新的測量方法即模擬輸入信號測量法。

　　2 高位碼垛機開關門時間的物理意義
　　所謂開關門時間是指滑板門從開始開到關至關位所經歷的時間，該參數是計算換垛時間的一個非常重要的參數。圖 1 表示了與測量開關門時間有關的機械結構簡圖。
　


　　在有包運行的情況下，當門開至開位時，壓板壓包到托盤上并隨升降臺的層降而繼續下降，當下位信號點燃時，升降臺停止下降且氣缸回程，當上位信號點燃時，門關至關位，因而開關門時間包括 4 部分：開門時間、層降時間、程時間和關門時間。然而測量是在無包的情況下進行的，在這種情況下，當門開至開位時，氣缸迅速下降，在極短的時間內點燃下位信號而回程，而液壓升降臺層降需要一個啟動時間，不可能在這極短的時間內完成啟動動作，導致層降過程無法進行， 因而這時的開關門時間只包括 3 部分：開門時間、回程時間和關門時間，而沒有層降時間這一部分，無法再現所測的開關門時間內的真實的運行過程，使我們試圖空包測量開關門時間的實驗限于困境。
　　3 開關門時間的模擬輸入測量原理
　　由上可知，開關門時間空包測量的困難的根源在于氣缸的下位信號過早點燃，使得升降臺還來不及層降氣缸便回程了。在這種情況下，不得不取消這一阻礙再現真實運行過程的輸入信號，然后模擬一個這樣的信號取而代之，這就存在一個如何模擬的問題。
　　在有包運行的情況下，氣缸是在升降臺層降一定距離點燃下位信號后才回程的。如果我們能夠在有包的情況下測得升降臺的層降時間 t，那么在無包運行且取消了下位信號的情況下，當門開至開位時，壓板壓在托盤上并隨升降臺下降， 同時啟動定時器，當定時器的定時時間為 t 時，便讓測量, PLC 發出一個輸出信號驅動一個中間繼電器，通過讓該中間繼電器的觸點信號模擬氣缸下位信號的方法，使得氣缸在升降臺層降所要求的距離后才回程。這樣，在空包運行的情況下， 克服了液壓啟動的滯后性的限制，實現了真實的運行過程，獲 得 了 所 需 要 的開關門時間，具體實現電路，如圖 2示。


　　從圖 2 可以看出，為了測得開關門時間，由開門信號 Q6.1 驅動中間繼電器 KA50,S7–214 測量 PLC 采集 KA50 的觸點信號作為計量的起點信號，采集高位碼垛機 PLC 有 D11 輸入模塊的滑板關位信號 10.3 作為計時的終點信號，從而測得開關門時間。在空包運行的情況下，當液壓升降臺層降時， Q6.2 輸出位為 1，中間繼電器 KA52 通電，這時，S7 – 214 測量 PLC 的輸入信號 10.1 有效，在 10.1 有效所需要的時間后， 給測量 PLC 的輸出端 Q 0.1 以輸出信號，從而驅動中間繼電器 KA51,KA51的觸點信號被采集入高位碼垛機 PLC 的 D12 輸入模塊的 11.3端口。在連線時，必須拆除高位碼垛機 PLC 的輸入模塊 D12 上的下位信號線 11.3,這樣，便用模擬的輸入信號取代了實際的輸入信號。當 11.3 有效時，在原程序的控制下，壓緊氣缸回升，回升到位后，滑板門關閉，達關位時，S7-214 的輸入端口 10.3 有效，從 10.2 有效到 10.3 有效所經歷的時間，就是所測的開關門時間，具體測量程序，如圖 3示。


　　
　　4 結 論
　　介紹了一種時間參量的測量方法即模擬輸入測量法，這種測量方法是在高位碼垛機高速化改造的實踐基礎上提出的，測量在空包運行的條件下進行，由于液壓啟動的滯后性，導致下位信號成為再現有包運行過程的障礙，在這種情況下，取消該輸入信號，用模擬信號取而之代，從而測得真實的時間參數。