基于PLC的微結(jié)構(gòu)光纖毛細(xì)管自動(dòng)剪切收集排布系統(tǒng)
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1．2 二氧化碳激光器切割
由于光纖毛細(xì)管直徑細(xì)而易碎，用普通的剪切裝置不僅容易造成光纖毛細(xì)管的折斷損壞，而且容易生成玻璃碎渣，對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖的排布造成干擾。而采用C02激光來(lái)切割完全可以避免這些問(wèn)題的產(chǎn)生。C02激光切割具有切割質(zhì)量好、切割材料范圍廣、可進(jìn)行立體切割、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。系統(tǒng)由CO2激光器和3個(gè)定位輪組成，其中這3個(gè)定位輪的軸心不在同一直線(xiàn)上，使光纖經(jīng)過(guò)時(shí)，光纖的徑向會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力，由于石英毛細(xì)管具有一定的柔軟性，若沒(méi)有外損傷時(shí)，毛細(xì)管可順利通過(guò)定位輪而不折斷，當(dāng)激光照到毛細(xì)管時(shí)，激光會(huì)使毛細(xì)管壁產(chǎn)生一定的缺陷，這時(shí)毛細(xì)管在定位輪的作用下折斷。由PLC控制C02激光器。
1．3 顯示設(shè)置
在此次設(shè)計(jì)中采用具有鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)功能的芯片CD4513驅(qū)動(dòng)共陰極LED七段顯示器，此裝置需要顯示的數(shù)據(jù)為四位自然數(shù)，即需要四個(gè)CD4513芯片。CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A-D共用PLC的四個(gè)輸出端，其中A為最低位，D位最高位。LE是鎖存使能輸入端，在LE信號(hào)的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端BCD數(shù)鎖存在芯片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示。如果輸入的不是十進(jìn)制數(shù)，顯示器熄滅。LE為高電平時(shí)，顯示的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的影響。此次四個(gè)顯示器占用PLC的輸出點(diǎn)數(shù)為8個(gè)。西門(mén)子S7-200系列PLC是繼電器輸出模塊，所以在與CD4513相連的PLC各輸出端與“地”之間分別接一個(gè)2kΩ的電阻，以避免在輸出繼電器的觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)CD4513的輸入端懸空。
1．4 收集及排布
此次的創(chuàng)新設(shè)計(jì)了光纖收集器，如下圖4所示的工裝。此工裝由八塊木板組成，在工裝的兩端安裝卡箍，固定位置，并可通過(guò)卡箍的螺絲調(diào)節(jié)此工裝的內(nèi)切圓的直徑大小。在每一塊木板的伸出臂正面都有一個(gè)半圓形的凹槽，與孔表面的半圓突起相配合，如此木板的相對(duì)位置和伸縮變化會(huì)更加可靠，精準(zhǔn)度較高，運(yùn)動(dòng)平滑不會(huì)對(duì)光纖毛細(xì)管造成損壞，而且此工裝操作方便簡(jiǎn)單。拉制好的毛細(xì)管會(huì)自動(dòng)掉進(jìn)八邊形模具筒內(nèi)，當(dāng)毛細(xì)管數(shù)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，將模具筒拆下。調(diào)整模具筒內(nèi)的八邊形大小，并在調(diào)整過(guò)程中同時(shí)通過(guò)機(jī)械振動(dòng)的方法使內(nèi)部毛細(xì)管達(dá)到最緊密堆積；之后在其內(nèi)部引入缺陷作為光纖的纖芯(如實(shí)芯或空芯)或其他結(jié)構(gòu)(如蜂窩狀)。然后將毛細(xì)管的兩端熔在一起，把模具簡(jiǎn)拆下即可得到要拉制的八邊形微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195289.htm
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)用西門(mén)子S7-200PLC配套的編程軟件STEP7-Microsoft／WIN32來(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了使整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路更加清晰，將它分為幾個(gè)部分：
(1)主程序。開(kāi)機(jī)調(diào)用顯示子程序，用首次掃描存儲(chǔ)器位SMO．1，在第一個(gè)掃描周期調(diào)用包含HDEF的子程序來(lái)定義高速計(jì)數(shù)器。對(duì)按鍵I0．2、I0．3、I0．4的防抖及延時(shí)設(shè)定，手動(dòng)增(減)數(shù)按鍵程序，分單擊、連續(xù)按鍵2s后每秒加(減)1，連續(xù)按鍵8s后每秒加10。程序中VW300用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)定值，VW320存儲(chǔ)實(shí)際測(cè)量值，VW340存儲(chǔ)切割次數(shù)，VW2030為待顯示數(shù)據(jù)通道。
(2)子程序O。由SF數(shù)值轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換顯示三組數(shù)據(jù)。將VW2030的當(dāng)前值中的4位BCD數(shù)傳送給4只顯示器，先后分別給4只顯示器送數(shù)的時(shí)序是由移位寄存器MB0提供的。在初始狀態(tài)時(shí)，僅MO．O為“1”狀態(tài)，其余各位為“0”狀態(tài)。移位寄存器得到T39和T40提供的周期為0．4s的方波移位脈沖信號(hào)，M0．1～M0．4先后變?yōu)?ldquo;1”狀態(tài)。整數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼指令將VW2030的當(dāng)前值轉(zhuǎn)換為4位BCD碼并存放在VW2中，V3．0為個(gè)位數(shù)的最低位，V2．7為千位數(shù)的最高位。M0．1為“1”狀態(tài)時(shí)，將V3．3～V3．0中的個(gè)位數(shù)送給Q0．3～Q0．0，即送給CD4513的數(shù)據(jù)輸入端，200ms后在片選信號(hào)Q0．4的下降沿，將個(gè)位數(shù)鎖存進(jìn)最上面的CD4513。M0．2為“l”狀態(tài)時(shí)，將V3．4～V3．7中的十位數(shù)送給第二只的CD4513，M0．3為“1”狀態(tài)，將V2．0～V2．3中的百位數(shù)送給第三只的CD4513，M0．4為“1”狀態(tài)，將V2．4～V2．7中的千位數(shù)送給最后一只的CD4513。送完成個(gè)數(shù)后，M0．5變?yōu)?ldquo;1”狀態(tài)，它的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，將移位寄存器MB0和M3．1復(fù)位。
(3)高速計(jì)數(shù)器。由指令向?qū)?duì)高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)置，寫(xiě)入預(yù)置值和當(dāng)前值，設(shè)置控制字節(jié)。
(4)中斷程序。當(dāng)前值等于預(yù)置值時(shí)，即測(cè)量長(zhǎng)度到達(dá)時(shí)，接通C02激光器，由PLC對(duì)其進(jìn)行控制，讓它進(jìn)行精確的切割，高速計(jì)數(shù)器重新載入新的預(yù)置值和當(dāng)前值。
3 結(jié)束語(yǔ)
基于PLC的微結(jié)構(gòu)光纖毛細(xì)管自動(dòng)剪切收集排布系統(tǒng)可以精確地控制切割長(zhǎng)度，而且可以實(shí)現(xiàn)光纖制備過(guò)程的全自動(dòng)化，使微結(jié)構(gòu)光纖原材料避免與人及外界進(jìn)行過(guò)多接觸，避免了污染，降低了光纖損耗，提高了拉制光纖成功率。通過(guò)更換光纖收集器可以進(jìn)行各種形狀的光纖排布。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，性能優(yōu)良，十分實(shí)用，極大提高了生產(chǎn)效率。
評(píng)論