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廣州圓豐自動化科技有限公司
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摘要：為了檢測整經輥溝槽的磨損程度自行設計了一套檢測系統。系統由伺服電機、PLC、相機等組成。由伺服電機帶動相機移動由PLC進行速度控制及精確定位。相機拍攝的溝槽照片用以確認溝槽的磨損程度。該套系統使用效果良好、成本低。
整經輥/壓力輥在整個輪胎制造工藝過程中只是其中一種半制品制作設備上的一小部分可是卻扮演了十分重要的角色。整經輥是四輥壓延設備中用來對鋼絲簾線排布進行定位的一根滾筒表面有倒梯形狀的溝槽用來引導鋼絲的排列所有溝槽的正確引導才能使鋼絲簾線的排布正確無誤。但是，由于設備的長期運行鋼絲對滾筒表面溝槽的磨損非常嚴重而溝槽磨損后導致的鋼絲間距不正確又將直接影響鋼絲簾布的質量最終影響輪胎的成品質量。
可見，定期對正在使用的整經輥上的溝槽進行檢測是非常必要的。但是由于溝槽形狀的特殊性以及它的多量性不可能由人工測量來完成對它的檢測這就需要我們引入一套視覺識別系統通過照相機對溝槽的拍照然后將數據送入PC中由預先設計好的軟件對溝槽的各個部位進行尺寸的測量最后將得到的溝槽形狀的量化數值與標準的參數值進行比對得出該輥是否還可以繼續使用或是需要更換。
但是，由于照相機拍攝的局限性在同一個時間同一個位置只能攝入7~8組溝槽而根據規格的不同一根整經輥上有400~600多組溝槽這就需要移動相機將溝槽在同一線上的斷面形狀都拍攝下來進行數據處理：同時又要保證相機移動定位的準確性以及穩定性因此決定使用伺服電機來對相機進行驅動。
1 電氣控制系統的設計設備本身并不需要一套復雜的電氣控制系統控制相機進行拍照以及進行數據處理的PC僅通過3個I/O點與PLC進行通訊控制提供操作人員手動操作的部分也僅需要啟動、停止、JOG+、JOG-、報警燈提示等一些I/O點決定使用三菱FX1N系列的PLC型號為FX1N-24MT 該PLC共 提 供24個I/O點14個輸入點10個輸出點包括兩組100 kHz脈沖輸出信號的輸出點通過對脈沖的控制可以直接地完成對兩根伺服軸的簡單運動控制不需要添加其他的運動控制模塊。另外因為相機本身的重量很輕而且通過滑塊固定在導軌上由絲杠螺母帶動左右平移綜合相機移動的速度要求選擇MR-J2S系列的伺服驅動器和伺服電機。
1.1 FX1N系列PLC簡介FX1N系列是功能很強大的小型PLC。特別是所具有的定位和脈沖輸出功能使得在不增加其他運動控制模塊的情況下可以直接對伺服系統進行控制。通過擴展板或顯示模塊又能夠很方便地升級該系統實現串行通信、增加模擬電位計等功能。
1.2 MR-J2S伺服系統簡介三 菱 通 用 交 流 伺 服MELSERVO-J2-Super系列控制模式有位置控制、速度控制和轉矩控制三種模式。還有位置/速度控制、速度/轉矩控制、轉矩/位置控制這些切換控制方式可供選擇。同時還有RS
1.3 硬件電路的設計
（1）電源部分的設計電源由四部分組成分別是PLC的工作電源、伺服系統的工作電源、PC的工作電源、相機的工作電源。三菱的FX1N型PLC工作電源為交流220 V考慮到PLC工作的重要性使用隔離變壓器將工廠引入的動力電源三相交流380 V轉換成交流220 V。伺服系統的電源直接使用工廠的三相電源。照相機的電源為直流24 V使用開關電源對其供電。
（2）PLC外部線路的設計輸入點的分配。提供給操作人員操作的按鈕或旋鈕開關有停止按鈕、啟動按鈕、JOG+/JOG-三位自復位旋鈕。另外還有伺服回零參考點信號、相機拍攝完畢及溝槽尺寸合格信號等。
輸出點的分配。一組脈沖信號控制伺服驅動器以及正、反轉信號。另外還有伺服移動到位信號即相機可拍照信號。
因為FX1N-24MT型PLC的輸出點方式為晶體管方式在連接外部單元時要注意。
（3）伺服系統的外部線路設計PLC輸出點各信號包括脈沖信號、正/反轉信號等。外部開關信號包括正轉極限位、反轉極限位、伺服使能信號以及外部緊急停止等。伺服驅動器與伺服電機之間使用三菱的標準動力電纜和編碼器反饋電纜連接。
由于三菱不提供伺服驅動器與PLC之間的通信線只提供插頭所以該部分線纜由自己制作完成。
電氣控制箱采用外加工的形式在設計電氣控制箱的內部布局時要充分考慮到伺服驅動器的散熱空間等問題。
1.4 PLC程序的設計
使用三菱GX Developer7.0軟件開發程序。程序流程如圖1所示。
圖1 控制程序流程圖
控制過程如下：當相機行走到第一個位置時給PC一個信號PC控制相機進行拍照對得到的溝槽數據進行處理結束后給PLC一個信號是繼續行走到下一個位置還是發出報警通知操作人員有損壞的溝槽。在整個過程 中電機實際完成的是一個“走-停-走-停”的動作在PLC中也就是一個位置和速度的控制。
在FX1N系列PLC中通過FNC150~FNC 159的定位指令來完成對伺服軸的位置和速度的控制。其中FNC158 DRVI 指令為相對位置控制FNC159 DRVA 指令為絕對位置控制。在PLC中執行定位運行時的脈沖輸出信號采用“脈沖列+符號”的方式進行控制即Y000作脈沖輸出+Y001輸出繼電器決定方向其中決定符號的輸出繼電器可以是任意的一組輸出繼電器本設計中使用Y001輸出繼電器。當 然Y001也可以作為脈沖列輸出可以根據需要自行定義。這里需要注意的是在伺服驅動器側參數中的脈沖列輸入方式也必須設置為脈沖列+符號。
主要定位程序段如圖2。
拍照完畢X004經PC對溝槽數據進行處理結果合格X007該組信號由PC給出輸入到PLC程序對伺服電機進行下一個檢測位置定位。伺服電機到位后給PC一個到位信號讓PC開始控制相機拍照及進行溝槽檢驗處理。
2 結束語
本系統通過利用三菱FX1N系列的PLC完成了對一臺伺服電機的控制達到了檢測相機所需要的高速、精確定位并且該套PLC與伺服的價格便宜
相關關鍵詞：三菱PLC,三菱FX1N系列PLC,三菱FX系列PLC,三菱A系列PLC