全自动棉包回潮率检测装置控制系统设计及开发.docx

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全自动棉包回潮率检测装置控制系统设计及开发

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新疆计量测试研究院,新疆乌鲁木齐,830011

2.新疆医科大学第五附属医学院,新疆乌鲁木齐,830011

摘要:全自动棉包回潮率检测装置控制系统是在原棉包水分测定仪的基础上,开发一套专用控制系统。以西门子PLC为主控制器、组态王作为上位机而开发的全自动检测装置控制系统。从控制系统的功能规划到总体方案设计,并开发出检测控制系统,不仅可以实现三坐标位置控制、装夹、扫码及测距于一体的控制系统,而且还可以实现检测结果的数据采集、处理、上传等功能。最后对该系统进行了离线模拟调试及检测实验,间接验证了本系统的可靠性及实用性。

关键词:原棉输送;原棉称重;自动化改造

1、概述

控制系统采用PLC加组态的方式进行控制,具有可靠性高,扩展方便,开发迅速等优点。根据《棉包水分测定仪检定规程》,通过对PLC和组态进行编程,可以实现棉包不同位置及深度的全自动检测,极大程度降低检测员的劳动强度,提高检定效率,且伺服系统可以实现精确定位(单轴精度优于0.1mm),相对人工定位,该装置的检测结果具有更高的可信度。

2、设计目标(功能需求分析)

2.1根据检测流程,全自动棉包回潮率检测装置应具备如下功能:

(1)建立现场检测故障报警及响应系统

每一项检测需配备报警功能,分别对应检测装置、PLC装置、检测数据不合格及数据上传不成功等故障,在组态液晶屏上包含呼叫、响应和恢复按钮。出现故障时,检测人员根据液晶屏上实时显示的故障点位置,开始检查修复,故障排除后,按下恢复按钮,报警解除,检测工作再次启动。

(2)检测过程管理

全自动棉包回潮率检测装置具备携带方便、组装便捷、性能稳定等特点。系统能够根据装置连接的设备状态进行实时监测和自检,所有设备都满足检测要求时才能进行正常检测;控制系统能够根据现场检测过程中涉及到的设备、人员及数据等信息进行实时监控,任何一步达不到要求,检测过程就无法进行,系统通过实时采集检测过程中的数据,并显示在组态液晶屏以及系统终端上,便于检测员及时了解情况,使得检测过程更加透明,从而提高检测效率和公正性。

(3)系统管理

系统还能够对检测基础数据进行管理,如设备基础数据、检测的基础数据等,实现数据导入、导出并上传到上位机管理系统。

(4)便捷的人机交互界面

组态界面简洁,操作方便。系统录入应尽可能采用选项方式,减少手工输入,保证安全的条件下,减少系统的操作复杂度。

2.2系统PLC程序设计要求

根据对本系统的功能分析,全自动棉包回潮率检测装置控制系统对PLC程序提出四点要求。一是对三坐标检测装置进行数据采集及控制:对X、Y、Z轴进行坐标控制,并采集行程开关信号,棉花回潮率、插入距离、扫码等信息;二是状态信息显示:检测过程中相关信息的实时动态显示;三是安全可靠性:具有急停功能,遇到突发事件或者安全事故,系统应具有暂停或急停和报警等功能,保障检测的安全性;四是计算功能:实现对位置坐标的计算控制,信息的处理等功能。

3、设计原则

该PLC加组态的控制系统主要应用在寒冷的秋冬季棉包现场检测,环境相对实验室来说要求更苛刻,因此该控制系统的设计开发须遵循以下原则:

3.1该控制系统应能满足对数据采集设备(扫码仪)、夹包设备(夹棉包)、三坐标控制装置等设备进行通讯控制是最基本的要求,在设计前,应该对全自动棉包回潮率检测装置的所有设备了解透彻,保障所有设备能正常工作,努力克服设计过程中可能出现的种种问题,提高设计效率。

3.2当然,在满足了控制系统的控制功能下,也要考虑成本、结构组成、实用等原则,既要使PLC充分利用,也要减少其他资源的消耗。

3.3由于PLC控制系统开发完成后,它的相关软硬件技术程序等就已经固定了,在随着PLC技术与棉包检测规程的更新与发展过程中,需要对控制系统进行升级改造,因此,系统的可扩展性也成为必要功能。

3.4系统安全可靠也是重中之重,尤其是现场检测,与相关的现场设备、人员等紧密相连,稍有疏忽便会酿成事故。

4、设计步骤

先进行检测过程的熟悉,了解检测工作流程;然后分析系统需要完成什么功能,达到什么目标;最后选择控制系统的开发平台及软件,根据检测流程开发相应的软件,检测工作流程图如图1所示:

图1检测工作流程图

5、控制系统组成

该棉包回潮率检测装置控制系统主要由PLC加组态显示终端组成,这两部分组成了完整的控制检测系统,包括控制和显示,利于更好更精准的检测。PLC系统主要完成三坐标位置控制、夹包的装夹等的设备驱动和控制,以及检测数据的采集、处理和上传等,组态装置需要完成数据的接收和显示,控制指令的发送和接收等,两者组成了一套完整的控制系统。

6、控制系统总体方案

根据控制要

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