脉冲定时器类似于数字电路中上升沿触发的单稳态电路。图1中的指令框是S5脉冲定时器( Pulse S5Timer),S为脉冲定时器的设置输入端,TV为预置值输入端,R为复位输入端;Q为定时器位输出端,BI端输出不带时间基准的十六进制格式当前时间值,BCD端输出S5T#格式的当前时间值。可以不给BI和BCD输出端指定地址。S、R、Q为BOOL(位)变量,BI和BCD为WORD(字)变量,TV为S5TIME变量。各变量均可以使用I(仅用于输入变量)、Q、M、L、D存储区。
可以用仿真软件plcSIM模拟运行随书光盘中的项目“T_C例程”,来形象地理解定时器和计数器的工作过程。在STEP7中打开该项目,启动仿真软件PLCSIM,将OB1中的程序下载到仿真PLC,将后者切换到RUN模式。在梯形图编辑器中打开OB1,点击工具条上的■(监控)按钮,启动程序状态监控功能。
对S5脉冲定时器仿真时,点击PLCSIM窗口中I0.0对应的小方框,方框内出现“√”,表示I0.0为1状态。由于输入电路(I0.0的常开触点)闭合,梯形图中的触点、方框和Q4.0的线圈均变为绿色,表示T0正在输出脉冲。可以看到,T0被启动后,从预置值开始,每经过一个时间基准,它的时间值减1。直到减为0,定时时间到,Q4.0的线圈断电。在定时期间,BI端输出十六进制的当前剩余时间值,BCD端输出S5T#格式的当前时间剩余值。图2中的时序图用下降的斜坡表示定时期间当前值递减,图中的t是定时器的预置值。
可以通过定时器的时序图和仿真实验来理解定时器的功能。由图2可知,脉冲定时器从输入信号I0.0的上升沿开始,输出一个脉冲信号。如果输入脉冲的宽度大于等于时间预置值(见图2中I0.0的脉冲A),通过Q4.0输出的脉冲宽度等于时间预置值。如果输入脉冲的宽度小于时间预置值(见I0.0的脉冲B),输出脉冲的宽度等于输入脉冲的宽度。从波形图可以看出,复位信号是优先的,复位信号I0.1使定时器的当前时间值变为0,输出位也变为0状态。在复位信号有效期间,即使有输入信号出现(见I0.0的脉冲D),也不能输出脉冲。
在作仿真实验时,可以根据T0的时序图,改变T0的输入信号I0.0的脉冲宽度和复位信号I0.1出现的时机,观察T0的当前时间值和Q4.0的变化情况是否符合定时器的时序图。
图3的脉冲定时器线圈指令与S5脉冲定时器的输入/输出地址、工作过程和时序图完全相同。当I0.0的常开触点由断开变为接通时,T0开始定时,其常开触点闭合。定时时间到时,T0的常开触点断开。在定时期间,如果I0.0变为0状态,或者复位输入I0.1变为1状态,T0的常开触点都将断开,定时器的当前值被清零。
图1 S5脉冲定时器
图2 脉冲定时器时序图
图3 脉冲定时器
采用 西门子PLC和旋转编码器作为自立袋罐装机的控制系统,通过西门子PLC的高速计数器将旋转编码器的转角读取,根据转角位置发出控制信号,简化了自立袋罐装机安装调试工作,同时增加了自立袋罐装机的柔性,提高了可靠性和工作效率。
1 引言
传统的自立袋罐装机多采用继电器控制,随着执行机构的增多,功能的增强,使得机器越来越复杂,给制造、调整、使用和维修均带来不便,并且会使故障率增加。
由于目前罐装机行业竞争激烈,企业要在竞争中站稳脚跟,需要不断的改进产品质量,向自动化、高效化发展。PLC由于其抗干扰能力强,可靠性高,编程简单,等优点被广泛应用于各种工业控制领域。利用PLC实现对自立袋罐装机的控制,结构简化,维护方便,可以节约调整时间,增加设备的柔性,同时运行稳定可靠。本系统采用西门子S7-200PLC,文本显示器和OMRON增量型旋转编码器对原系统进行改造,取得了令人满意的成果。
2 生产流程图
本系统是集灌装、旋盖、清洗于一体的生产线,适用于有嘴软包装袋的自动定量灌装、旋盖,可以灌装液体、酱料等流体产品。本机采用特殊灌装头,可分二次灌装,当灌装位置没有包装袋时,灌装头不会流出灌装液体,保证了包装袋产品外观的干净整洁。具体流程图如图1所示。
图1 生产流程图
3 控制系统
原系统采用凸轮系触发控制信号,利用五个调整好的凸轮,来实行工作循环及节拍,控制各执行机构的动作。在执行灌装过程的五个步骤,即:电器联锁,泵工作,阀工作,旋盖和清洗,要求凸轮在达到一定角度时五个凸轮配合工作。此方法虽然也能满足控制的要求,但是凸轮位置要求较高,调整麻烦,设备的装配、调整带来困难,而且,当生产过程中的工艺参数发生变化时,调整起来相当困难。原系统凸轮系结构如图2所示。
图2 凸轮系结构图
1.电机2.旋转编码器3.减速器4.凸轮分度器5.出袋口6.清洗装置7.旋盖装置8. 文本显示器9.灌料装置10.压注装置11.料箱 12.加热水箱
图3灌装机主要结构图
4 控制系统时序图及程序流程图
控制系统的时序是非常重要的,既要紧凑,又要满足各个工序要求,只有安排得好,各执行机构才能合理执行各自的动作。原系统采用凸轮系对设备各执行机构进行控制,改造后采用PLC、位置传感器及旋转编码器等来完成控制。