冰箱门体发泡工艺中控制系统的设计思想
The Design Thought of Control System in Vesicant
Technics for a Refrigerator Gate
何爱华
摘要：
本文给出了一种用于电冰箱生产线中的七工位门体发泡设备的基于PLC 控制系统的结构和工作原理，介绍了用PLC 、人机界面、编码器、变频器进行发泡工艺流程控制、精确定位和多变速控制的实现方法。关键词：人机界面、PLC 、编码器Abstract:
The structure and principium of seven-work-spot vesicant equipment for a refrigerator gate applied in refrigerator product line, which is based on PLC control system, is given. The method of how to control vesicant technics fl ow, pitch accurately and control various speeds with PLC, HMI, coder and transducer is briefl y introduced.Key words: HMI；PLC ；CODER
1. 引言
门体发泡工艺是电冰箱生产线上重要的工艺环节，所以门体发泡设备就显得尤为重要。它是和发泡机共同对冰箱门体进行冲注发泡料并保证发泡合格来生产冰箱门体的。该设备的工艺过程主要包括上料、冲注发泡剂、旋转、锁模等工序。其电气控制系统的主要功能是实现发泡工序逻辑流程控制。本文介绍的PLC 控制系统应用于某冰箱制造厂的门体发泡新型设备上，与同类进口设备相比，整套设备在可靠性、安全性、适应性、方便性、经济性的方面都达到了更高的水平。
当然中间会调用到其他子程序。这一部分的动力全部来自油缸，也可以说就是对液压站电磁阀的逻辑控制。3.2 小车程序：
这一部分是逻辑关系非常复杂的子程序。因为每个模架上有两个不同门体工位，每个门体要求的冲住范围、冲住速度是不一样的，这就要求要用编码器来定位冲注范围，用变频器来适应各种速度要求，而编码器和变频器连接到PLC 上时，就分别用到高速计数器和模拟量输出两个特殊模块。3.3 模拟量程序：
用来控制变频器的子程序。在这段程序中，配合人机界面可以设置多达十六种小车运动速度，每种速度在一定范围内是连续可调的，这在其他同类设备中是没有的。这种设计方案最大限度的提高了门体的发泡质量。3.4冲注量程序：
由于每种门体需要的发泡剂的量是不同的，因此，要对每个门体的发泡剂量进行设定。用8421码将每种设定转化为开关量与发泡设备相连，由发泡设备内部对应每一种门体来设定所需发泡剂量。3.5模架识别程序：
由三个接近开关采用8421码制对七个模架标号，这样就可以对每个门体进行参数设定，使得控制程序简洁化，处理速度更快。
2. 设备的组成
旋转七工位门体发泡设备的主要组成部分有：液压站、模温机、设备主体。设备整体结构框图如图1所示。
3.PLC 控制系统的程序组成和总体结构
在本系统中涉及的控制子程序有：设备主体运行程序、冲注发泡剂枪头移动程序（以下简称小车程序）、模拟量程序、冲住量程序、模架识别程序、报警程序等几大块。3.1 主体运行程序：
主要是设备主体-圆周上的七个模架的逻辑顺序控制，其工序为：平模、定位退、旋转驱动进、定位进、锁模、旋转抓紧退、旋转驱动退、旋转抓紧进、托架上、开模、托架下到位。
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欧姆龙征文集2007
3.6 报警程序：
在这个程序中，设计了各各方面的报警程序，报警最全面，操作更方便，维修更快捷，使其更具智能化，充分体现了现代自动控制的人机互动性的特点。
PLC 的CPU 模块采用OMRON 公司的C200HG-CPU43-E ；开关量输入为16点的ID212模块；高速计数模块C200H-CT021；输出量为16点继电器输出的OC225模块；模拟量输出控制变频器用的模块是C200H-DA001。DIGITAL GP477R伪彩人机界面、三菱E540-0.75K 变频器。系统构成如图二所示。
4. 控制难点程序设计
4.1 小车程序
小车程序的工序包括启动、减速、停止、再启动、以设定冲注速度运行、停止、再启动、减速、停止、再启动、以设定冲注速度运行、停止、再启动、减速、停止。等到下一个模架时，回来并重复上述工序。小车左移程序如下：4
DA001是模拟量输出模块，信号为DC 1~5V，电压不同，变频器输出频率随之变化，电机速度也相应改变。编码器接入高速计数器形成反馈回路，是精确定位的必须条件。程序梯形图如上所示。
500.00是当枪头处于冲注区域并冲注时导通。DM2100为设定的速度值；DM1106为暂存器。当一号模架第一区冲注时，则DM2100的值移入DM1106，DM1106的值乘以40存入DM1104，小车移动时，将DM1104的BCD 形式的值转化成BIN 值，由DA001将数字值转化为模拟量输出给变频器。这样就实现了多变速控制，满足生产需要。以上是以一号模架一区为例，其他区域与此相似。4.3 冲注量程序
冲注量程序是逻辑关系较为复杂的程序，涉及到要把冲注量传送给发泡机，要告诉发泡机什么时候起高压和开始冲注。传送冲注量程序如下：
HR9.03是保证运动的方向性，HR9.01和311.02是小车起停和速度转换的指令；后面的指令为小车移动的限制条件，是保护指令；204.05是触摸键位操作地址，相当于按钮开关；手动状态即为单步运行，调整状态即为点动运行。小车右移程序与此雷同。
减速比较程序如下图所示。
DM1092是高速计数器的当前加上200后的值，DM1000是根据模架位置在人机界面上设定的值。当DM1092与DM1000值>=时，P_EQ接通，输出501.01。4.05与310.01是比较的前提条件。这是小车左移时的比较程序，右移时程序与此雷同。
冲住区比较程序如下图所示。
DM1088是高速计数器的当前值，DM1000和DM1002是根据冲注区域在人机界面上设定的下限、上限值。当DM1088的值在区间内时，500.01输出有效。HR0.01是在人机界面上设定的此区域要不要冲注，要则进行比较并以设定冲注速度冲注；反之，则不进行比较，以设定最高速通过该区域，进入下一冲
住区。如果两区域都不需要冲注的话，此模架就不会打开，直接循环到下一模架，到需要冲注的模架时，才会打开，并冲注。这种设计方案，大大节省了循环时间，降低了工人的操作频率。4.2 模拟量程序
模拟量程序是实现对冲注小车运行速度的控制，来适应不同门体的发泡要求。
由于冲注量既可在左边传送（小车停在左边）又可在右边
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传送（小车停在右边），在运行过程中也要传送。根据以上情况，编程时可分三种情况考虑：一、在左边传送1区，在右边传送2区；二、在左边传送2区，在右边传送1区；三、在第一冲注区结束时传送下一个冲注量。前两个为静态下传送，第三个为动态下传送。
设定两个优先传送条件50.00和50.01。以一号模架为例，当模架运行到工作区并且两个门体都要求冲注时，如果小车在右边，则右边的冲注量立刻传送，小车在左边，则左边的冲注量立刻传送；小车停在右边时，右边区不要求冲注，则会传送左边区的冲注量，反之亦然。在动态中传送时，以右移为例，由于小车在前半段运行过程中有两个停止位，因此，用两个保持继电器(HR1.03 HR1.05)来保证它的运动方向记忆，到小车第一次冲注完成时，传送下一个冲住量。左移时雷同。
为了保持发泡机的运行逻辑性，高压循环信号在冲注量传送后1秒开始启动。在刚到冲注区内时，冲注开始信号发给发泡机。
最终的结果由联机信号4.13、4.12、4.11、4.10以8421码形式输出，对应的从零到十五的十六种冲注量编号。这已足够满足生产需要。具体每种冲注量由发泡机进行设定。
摸键可以使操作者在希望的运行模式中进行选择。选中后，会变成另外一种显示方式，明确的告诉操作者当前的运行状态。5.2 模架设置平台
模架设置平台是对模架进行参数设置的操作平台，可设置参数包括是否冲注、冲注量、冲注区域、冲注速度等。功能键及编码视窗，是为了方便、准确操作而设。以1号模架为例，平台设计如下图：
5. 人机界面画面设计
人机界面是是控制系统的操作终端，是操作者与机器交流的纽带。对人机界面的操作平台的设计决定了机器的操作方便性与智能化程度。现在，自动化领域里人机界面已被广泛应用。5.1 操作按钮平台
操作按钮平台是操作系统里重要的平台之一，如下图所示：
该设备已在河南新飞电器有限公司冰箱部安装调试完毕。运行一年来，提高了生产效率，生产节拍可达到38秒，降低了废品率，给企业带来了可观的经济效益，运行性能稳定，可调性强，操作方便，人机交互性好，具有广泛推广应用的价值。
参考文献：
[1] 控制电器与控制系统[M]，陈松立，徐州：中国矿业大学，2001.
[2] NT631/631C操作手册[M]，上海： 上海欧姆龙自动化系统有限公司，1998.
[3] C200HG编程手册，上海： 上海欧姆龙自动化系统有限公司，1998.
作者简介：何爱华 男 1980年出生 工学学士 电气助理工程师 2002年毕业于中国矿业大学（徐州）电气工程及其自动化专业，主要从事工业自动化、电力拖动控制系统、电力电子技术领域的研究。
电话：0373-3372701（办），手机：[1**********]，E-mail: heaihua@xinfei.com
这是对整个系统运行工序进行监控的画面。在系统运行时，(453002 河南新飞制冷器具有限公司技术科) 何爱华
直接看信号指示就能够很方便的了解设备运行状况。各种触摸键的功能都有文字标述，应用非常方便。模式选择中的三个触
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