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(cè)模塊、緊急停止與安全門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)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(guò)空氣壓力繼電器和溫控器檢測(cè)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(kāi)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(guò)控制面板輸入的噴膠方式、噴膠時(shí)間及噴膠量等過(guò)程參數(shù)，同時(shí)檢測(cè)噴膠頭安全門(mén)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?chē)惭b有有機(jī)玻璃的防護(hù)安全門(mén)，在正常工作狀態(tài)下，安全門(mén)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(mén)由于某種原因突然被打開(kāi)，則設(shè)備緊急停止，待安全門(mén)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(kāi)，熔膠在自身的壓力下噴出。

　　噴膠長(zhǎng)度的控制實(shí)際是通過(guò)控制電機(jī)帶動(dòng)噴膠頭沿設(shè)定軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)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(zhǎng)度的膠條。通過(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)開(kāi)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(kāi)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(kāi)或關(guān)閉造成的誤差較小?？紤]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(zhǎng)度誤差。由于無(wú)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(guò)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。考慮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(duì)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常可靠工作，線路連接是否正確，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(yǔ)

　　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(duì)噴膠過(guò)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(guò)對(duì)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(lèi)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(duì)被控對(duì)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(duì)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(duì)象。