基于NA200系列PLC在異纖清除機(jī)的設(shè)計(jì)方案

隨著可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC：ProgrammablelogicController）的從無(wú)到有，功能從弱到強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，其已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

1.1 PLC應(yīng)用的必要性

棉花異纖清除機(jī)作為一種在線清除棉花中異纖的設(shè)備，其主要作用是代替人工挑揀棉花中所含的各類異纖，從而保證紗線的質(zhì)量。棉花異纖清除機(jī)作為一種生產(chǎn)質(zhì)量控制設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和設(shè)備的可操作性是首要要求。第一，一旦設(shè)備運(yùn)行不正常不僅會(huì)影響產(chǎn)量，還會(huì)造成紗線質(zhì)量下降，因此，設(shè)備的控制單元必須選用可靠性高的器件。第二，設(shè)備自身的操作方法以及與生產(chǎn)線其他設(shè)備的級(jí)聯(lián)控制方式，需要適應(yīng)紡織廠工人的操作習(xí)慣，盡可能做到一鍵式啟動(dòng)、停止?；谝陨闲枨螅藁ó惱w清除機(jī)采用PLC作為邏輯控制單元能夠很好的滿足設(shè)備的設(shè)計(jì)要求。

1.2 NA200系列PLC的特點(diǎn)

作為小型一體化PLC 產(chǎn)品，NA200PLC包括一個(gè)單獨(dú)的CPU模塊，以及各種可供選擇的功能擴(kuò)展模塊，無(wú)論是獨(dú)立運(yùn)行，還是相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，均可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而復(fù)雜的控制功能。該系列PLC具有以下特點(diǎn)：①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適合各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用。②配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。CPU本體具有多種I/O規(guī)格可以選用，還具備高速計(jì)數(shù)、定時(shí)、標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485接口。多種擴(kuò)展模塊可供選擇。③支持梯形圖（LD）、指令列表（IL）、功能塊圖（FBD）、順序流程圖（SFC）和結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種語(yǔ)言編程，易學(xué)易用。④標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTV通訊協(xié)議，可以很方便的與計(jì)算機(jī)組成控制網(wǎng)絡(luò)。⑤輸入輸出端口分組設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同電氣性能的使用。⑥安裝方便，支持平面安裝和DIN導(dǎo)軌安裝。⑦體積小，重量輕，能耗低。⑧高性價(jià)比，在棉花異纖清除機(jī)中使用，既可以滿足設(shè)備的需求，又能夠降低設(shè)計(jì)成本。

2、設(shè)備概況及系統(tǒng)組成

棉花異纖清除機(jī)是一種能在線檢測(cè)并剔除棉花中有害雜質(zhì)的集機(jī)、光、電、氣于一體的自動(dòng)化電子設(shè)備，可無(wú)縫接入到前紡工序中。設(shè)備主要包括前級(jí)輸棉風(fēng)機(jī)、打手電機(jī)、羅拉電機(jī)、吸廢棉風(fēng)機(jī)、光源系統(tǒng)、高速相機(jī)、大規(guī)模集成處理板卡、工控機(jī)和高速氣閥等，各部分負(fù)載類型不同，所需電壓不同，對(duì)電源穩(wěn)定程度的要求也不同；其啟動(dòng)流程為：首先啟動(dòng)工控機(jī)，20秒后啟動(dòng)光源系統(tǒng)，工控機(jī)啟動(dòng)完成后啟動(dòng)吸廢棉風(fēng)機(jī)，然后啟動(dòng)打手電機(jī)，待打手轉(zhuǎn)速正常后，啟動(dòng)羅拉電機(jī)，啟動(dòng)前級(jí)輸棉風(fēng)機(jī)，最后啟動(dòng)相機(jī)、板卡，最后設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。另外，設(shè)備安裝與紡織廠的生產(chǎn)線中，采用統(tǒng)一的供電線路和控制中心，來(lái)進(jìn)行整條生產(chǎn)線的啟動(dòng)及故障報(bào)警等。生產(chǎn)線啟動(dòng)時(shí)，首先啟動(dòng)濾塵系統(tǒng)，然后啟動(dòng)后級(jí)梳棉設(shè)備，接著啟動(dòng)異纖清除機(jī)，最后啟動(dòng)前級(jí)開(kāi)棉機(jī)，整條生產(chǎn)線開(kāi)始過(guò)棉生產(chǎn)。

基于以上工藝設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行啟停邏輯控制。系統(tǒng)組成由南大奧拓CPU201-4002的PLC、中間繼電器、工控機(jī)、RS232通訊電纜和異纖清除機(jī)的輸入輸出開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，其中PLC主要負(fù)責(zé)接收生產(chǎn)線開(kāi)啟信號(hào)，對(duì)棉花異纖清除機(jī)進(jìn)行電氣邏輯控制，同時(shí)完成光源壽命計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)、打手電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量以及與工控機(jī)進(jìn)行Modbus RTV通訊。系統(tǒng)硬件組成如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)組成

3、軟件功能設(shè)計(jì)

3.1硬件配置及端口設(shè)定

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，根據(jù)其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面考慮，選擇NA-200PLC作為棉花異纖清除機(jī)控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。PLC采用220V交流供電，本體具有24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)（可設(shè)計(jì)為源型或漏型輸入）和16個(gè)數(shù)字量繼電器輸出點(diǎn)，CPU內(nèi)部集成兩個(gè)RS232（Modbus RTV）、128K程序存儲(chǔ)空間和8K掉電保持存儲(chǔ)空間、4通道的高速單相計(jì)數(shù)器。具體PLC的I/O分配如圖2所示。

圖2 PLC外部I/O分配

3.2 PLC內(nèi)部資源分配

在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中，會(huì)使用到許多中間繼電器、寄存器、定時(shí)器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前先列出可能用到的軟元件，現(xiàn)將與上位機(jī)通訊及關(guān)鍵元件進(jìn)行規(guī)定，如表1所示。