一、 引言：陶瓷業(yè)印花機的主要作用是將半成品瓷磚磚坯經(jīng)過施釉后，在磚坯上印上各式各樣的圖案，以利于磚坯的進一步處理。印花工序的高效和穩(wěn)定直接影響著生產(chǎn)進度和效益。目前，國內(nèi)的印花機大多是由單片機控制，配合變頻器調(diào)速完成全部工作。本改造方案中的印花機使用多年后故障明顯增多，由于單片機抗干饒能力弱，對技術(shù)員的要求高，故決定對其進行改造。 二、 解決方案 可編和序控制器（PLC）近年來發(fā)展極為迅速，應(yīng)用面極廣，它具有功能齊全、便用方便、便于維修、可靠性高、抗干饒能力強等特點，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文正是基于以上背景，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，去掉單片機控制板，新增omron CPM2A可編程序控制器和omron nt5z人機界面各一臺，利用PLC控制，完成印花機刮刀動作、網(wǎng)板的升降、磚坯的進、出和幾個氣閥的控制任務(wù)。人機界面的作用是對設(shè)備的運行進行監(jiān)控、顯示和修改參數(shù)，發(fā)送控制命令以及對報警的顯示處理等。 本方案采用omron cpm2a PLC,輸出形式為晶體管型，配合外部人機界面和變頻器，搭建控制糸統(tǒng)，具有可靠性高、使用和操作方便、外圍設(shè)備少、抗干饒能力強等特點。 三、 控制要求及性能 1、手動操作：能在手動狀態(tài)令步進電機進磚、網(wǎng)板升降、印花刮刀進退等動作，以利于檢查機械傳動機構(gòu)是否正常工作；當需要手動擦拭網(wǎng)板時，只要在人機界面上按下相關(guān)按鈕就可實現(xiàn)。 2、自動狀態(tài)：設(shè)備在正常狀態(tài)，處于初始位置，當檢測到磚到位信號后，啟動步進電機進磚，把磚坯輸送到印花工位；同時令刮刀電機動作，把釉料均勻分布在網(wǎng)板上。進磚完畢及刮刀動作到印花工位，網(wǎng)板下降、刮刀電機勻速后退，完成印花的一個循環(huán)。 3、變頻器：在印花過程中，通過調(diào)整變頻器速度以獲得最佳印花效果。 4、步進電機驅(qū)動器及步進電機：為了減少磚坯運行過程中的誤差，使用了PLC的脈沖加減速功能，使磚坯實現(xiàn)平穩(wěn)定位，準確停留在印花工位。 5、人機界面：應(yīng)能在人機界面上顯示各相關(guān)參數(shù)，可以修改磚坯設(shè)定尺寸、步進電機加減速曲線、刮刀電機加減速曲線以及啟動和停止印花機。當刮刀電機過載、變頻器報警、印花機運行中異常，均能在人機界面上顯示出來，方便維修人員快速查找故障。 四、 糸統(tǒng)組成 （一）糸統(tǒng)組成圖如下： （二）糸統(tǒng)設(shè)計 1、流程圖 2、I/O點分配 輸入點： 000：高速計數(shù)輸入 001：空 002：空 003：網(wǎng)板下位接近開關(guān) 004：刮刀后位接近開關(guān) 005：磚坯到位檢測光電開關(guān) 006：變頻器報警輸入 007：外部電源正常信號輸入 輸出點： 1000：高速脈沖輸出 1001：空 1002：步進電機FWD方向 1003：刮刀前進 1004：刮刀后退 1005：刮刀減速 1006：刮刀氣閥 1007：網(wǎng)板升降氣閥 1100：擦拭網(wǎng)板長升降氣閥 3、應(yīng)用程序 1）高速計數(shù)器：本糸統(tǒng)中，編碼器采用增量型，每轉(zhuǎn)發(fā)出100個脈沖。在PLC的糸統(tǒng)設(shè)置中，設(shè)置高速計數(shù)器工作模式為：遞增，軟件復位。采用計數(shù)-查看中斷方式實現(xiàn)位置判斷。在對高速計數(shù)器的初使化過程中，應(yīng)手動令刮刀電機運行一個行程，取得刮刀運行一周需要的總脈沖數(shù)，并把總脈沖數(shù)存在HR5、HR6通道中，為以后的刮刀運行加、減速位置叛斷提供依據(jù)（如下圖）。圖中HR200為手動運行使能觸點，僅在花機第一次運行中動作。 2）高速脈沖輸出：設(shè)置脈沖0的當前坐標糸統(tǒng)為相對坐標糸統(tǒng)。有本方案中，使用帶有梯形加、減速曲線的脈沖輸出方式，使磚坯準確到達指定印花工位。在初使化程序中，設(shè)置好輸出脈沖總數(shù)、脈部的啟動頻率和加減速變化率。（如下圖） 3）人機界面：設(shè)置NT5Z通訊方式為：RS232C，通訊格式為：9600，E，7，2。設(shè)置人機界面的站號為0。以上設(shè)置必須與PLC的設(shè)置相對應(yīng)。人機界面設(shè)計有三個畫面，一個是自動運行畫面，第二是參數(shù)修改畫面，第三個是報警顯示畫面。 自動屏：該屏可以啟動印花機，可以切換到手動屏和參數(shù)屏。還能監(jiān)控輸入點和輸出點的動作狀態(tài)。在該屏底部設(shè)置有一個走馬燈，當印花機出現(xiàn)故障后，故障信息會從右至左顯示出來。（如下圖） 手動屏：在該屏，可以手動運行各氣閥和步進電機，調(diào)整各機械機構(gòu)性性能。（如下圖） 參數(shù)屏：在該屏，可以設(shè)置各參數(shù)，方便操作人員調(diào)整印花工藝。通過設(shè)置磚尺寸獲得步進電機的總行程，通過設(shè)置步進電機初速度、終速度、加速度，可以獲得完美的步進電機運動曲線；通過設(shè)置第一、二、三、四角度點，可以獲得刮刀的運動曲線，使刮刀平穩(wěn)的運行（如下圖）。 五、結(jié)束語 本方案提出了使用PLC、人機界面、步進電機對印花機的改造方案。用PLC搭建的控制糸統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了對印花機的自動化控制，提高了糸統(tǒng)可靠性和抗干饒能力，而且降低了設(shè)備的維修費用，打破了制造廠家的技術(shù)壟斷，降低了對技術(shù)人員的要求。因此，該糸統(tǒng)具有一定的推廣價值。本糸統(tǒng)只是對PLC、人機界面、步進電機搭建糸統(tǒng)的初步探討，在此設(shè)計基礎(chǔ)上，還可以使用伺服電機作為皮帶的驅(qū)動，實現(xiàn)更加優(yōu)良的定位效果。此外，還可以增加DA模塊，取代變頻器的多段速功能，實現(xiàn)對刮刀電機的無級調(diào)速。 參考資料 《CPM1A-2A-2AH-2C編程手冊》 《三菱FR-E540變頻器用戶手冊》 《可編程序控制器應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例》人民郵電出版社 高欽和主編 作者單位：廣東省唯美陶瓷有限公司 地址：廣東省東莞市高步鎮(zhèn)塘廈村 523281 Email:newchp@126.com