基于PLC的熱熔膠控制系統(tǒng)
2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
PLC為周期掃描工作方式,因此將系統(tǒng)主功能設(shè)計(jì)成圖3所示的主程序。在每一個(gè)掃描周期內(nèi)該主程序均被執(zhí)行,而頂噴膠控制模塊、側(cè)噴膠控制模塊、空氣壓力與加熱檢測模塊、緊急停止與安全門開關(guān)檢測模塊等則設(shè)計(jì)為子程序供調(diào)用。
PLC一個(gè)掃描周期包括三個(gè)階段,依次為輸入掃描、程序執(zhí)行和輸出刷新。首先按下設(shè)備啟動(dòng)按鈕,空氣壓縮機(jī)和熔膠系統(tǒng)工作,通過空氣壓力繼電器和溫控器檢測工作溫度和壓力,當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí),空氣壓力繼電器和溫控器的常開觸點(diǎn)閉合,噴膠工作的初始條件完成,否則易出現(xiàn)不噴膠或溢出而非噴射的現(xiàn)象。然后PLC讀取通過控制面板輸入的噴膠方式、噴膠時(shí)間及噴膠量等過程參數(shù),同時(shí)檢測噴膠頭安全門是否全部關(guān)閉。由于噴膠工作室溫度達(dá)到150℃且以噴射方式工作,因此噴膠頭周圍安裝有有機(jī)玻璃的防護(hù)安全門,在正常工作狀態(tài)下,安全門關(guān)閉,既保證工作安全,又便于觀察設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。如果安全門由于某種原因突然被打開,則設(shè)備緊急停止,待安全門正常關(guān)閉后,按下復(fù)位按鈕,設(shè)備繼續(xù)工作。之后,電磁閥得電換向,噴膠頭打開,熔膠在自身的壓力下噴出。
噴膠長度的控制實(shí)際是通過控制電機(jī)帶動(dòng)噴膠頭沿設(shè)定軌跡運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn),電機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和噴膠頭的同步噴膠即可獲得一個(gè)特定長度的膠條。通過在PLC內(nèi)設(shè)定噴膠時(shí)間便可以在要求的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)膠量的大小。通過控制噴膠頭以間歇方式工作可在紙箱側(cè)面獲得斷續(xù)的膠段。噴膠頭的打開與關(guān)閉由電磁閥的換向?qū)崿F(xiàn),當(dāng)熔膠壓力達(dá)到設(shè)定值以后,電磁閥得電換向,噴膠頭打開開始噴膠;當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間以后,電磁閥失電再換向,噴膠頭關(guān)閉。
2.3 精度控制的補(bǔ)償算法
電磁閥是一種具有較大延時(shí)的執(zhí)行元件,它的開啟和關(guān)閉均需要經(jīng)歷一定的時(shí)間,雖然這個(gè)時(shí)間只有毫秒級(jí),且當(dāng)噴膠頭移動(dòng)速度較低時(shí),由于電磁閥延時(shí)打開或關(guān)閉造成的誤差較小。考慮到生產(chǎn)效率的因素,提高噴膠頭移動(dòng)速度成為必然,但由此造成的誤差也明顯增大。為了盡可能減小此誤差所造成的影響,在分析噴膠頭移動(dòng)速度、噴膠壓力及電磁閥閉合特性相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立一個(gè)誤差修正補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)模型,即提供一個(gè)與相關(guān)影響因素有關(guān)的超前、滯后修正量,以補(bǔ)償由于電磁閥延遲所導(dǎo)致的位置及長度誤差。由于無法直接抽象出各參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,因此采用高次多項(xiàng)式逼近法,構(gòu)造相應(yīng)的補(bǔ)償曲線如式(1)所示,利用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式的擬合求解。
令:x表示噴膠頭移動(dòng)的速度;y表示相應(yīng)的補(bǔ)償量,則選取m個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(xi,yi),其中i=1,2,…,n。通過最小二乘法構(gòu)造如式(2)所示的關(guān)系矩陣,求解關(guān)于a0,a1,…,am的線性方程組,可得x,y之間的近似函數(shù)關(guān)系。
令:ωi=1,即取{1,x,…,xm)為基函數(shù)的代數(shù)多項(xiàng)式進(jìn)行擬合??紤]到精度與速度平衡統(tǒng)一,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析選取m=2,n=4,利用克萊姆(Cramer)算法求解出系數(shù)a),a1,即可得補(bǔ)償曲線方程式:
y=φ(x)=a0+a1x (3)
對多個(gè)噴膠控制頭分別計(jì)算誤差補(bǔ)償曲線方程式,即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)噴膠頭同時(shí)多工位的粘箱加工控制。
3 系統(tǒng)調(diào)試
PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試分軟、硬件兩部分進(jìn)行。硬件調(diào)試主要檢查電控元件是否正??煽抗ぷ鳎€路連接是否正確,抗干擾措施是否合理。軟件調(diào)試先分模塊再系統(tǒng)總體調(diào)試,逐步分析程序運(yùn)行是否符合控制要求,消除異常情況的發(fā)生。經(jīng)在某紙箱粘箱生產(chǎn)線上的實(shí)際運(yùn)行表明,PLC控制噴膠系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)際生產(chǎn)的要求,系統(tǒng)可靠性高,易擴(kuò)展,維護(hù)方便,抗干擾能力強(qiáng)。
4 結(jié) 語
紙箱封箱的熱熔膠噴射粘結(jié)工藝有著嚴(yán)格的順序控制要求,應(yīng)用PLC對噴膠過程進(jìn)行控制,可最大程度地消除傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)。通過對影響噴膠速度和精度相關(guān)因素的研究,利用誤差補(bǔ)償模型的分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)控制調(diào)整,使噴膠控制系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N規(guī)格類型的紙箱進(jìn)行多方位、多形式、高準(zhǔn)確度的噴膠加工,表現(xiàn)出良好的靈活性和可靠性。在對被控對象合理分析的基礎(chǔ)上并兼顧成本要求,該系統(tǒng)還具備良好的拓展性;在對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行適宜調(diào)整的情況下,該系統(tǒng)可以適用于新的加工形式和控制對象。
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