在木工機(jī)械中，例如木工帶鋸機(jī)，往往通過PLC或單片機(jī)來控制送料部分進(jìn)行自動運(yùn)行。由于單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力差，容易產(chǎn)生誤動作和誤數(shù)據(jù)，使操作人員判斷錯誤，從而誤操作。而PLC具備良好的抗干擾性和通用性，從而解決了這一問題。
1、木工帶鋸機(jī)的工作原理
用來鋸切原木或成材的木工機(jī)床分為木工帶鋸機(jī)﹑木工圓鋸機(jī)和木工框鋸機(jī)等。所謂木工帶鋸機(jī)是環(huán)狀帶鋸條張緊在兩個鋸輪上，環(huán)狀帶鋸條由電動機(jī)通過鋸輪帶動，作連續(xù)切削運(yùn)動。木料的進(jìn)給可以采用手動，也可以采用跑車或滾筒進(jìn)行自動進(jìn)給。按照用途分類，帶鋸機(jī)可以分為鋸切原木的跑車帶鋸機(jī)和剖分板材或方材的再剖帶鋸機(jī)。
本項目所使用的帶鋸機(jī)為跑車帶鋸機(jī)。所謂跑車，是指夾持原木向帶鋸條作進(jìn)給運(yùn)動的送材車。PLC需要完成的動作是對跑車進(jìn)行定位控制。跑車的動力設(shè)備是裝配在底盤上的電動機(jī)，經(jīng)過齒輪傳動，帶動跑車的主軸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。跑車前進(jìn)為工作行程，跑車后退為返回行程。其工作過程是，首先跑車工作臺以一定的速度運(yùn)行一段距離，當(dāng)系統(tǒng)再次收到前進(jìn)指令時，又以同樣的速度運(yùn)行同樣的距離，并且此距離可以被修改。當(dāng)系統(tǒng)收到后退指令時，進(jìn)行返回行程，直到此指令被取消。電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制跑車工作臺的前進(jìn)和后退。通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對電動機(jī)方向的控制。
2、PLC選型與I/O點(diǎn)分配
為了保證系統(tǒng)的控制精度，跑車帶鋸機(jī)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制。根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器反饋回來的脈沖信號計算跑車工作臺的實際距離。當(dāng)跑車工作臺到達(dá)設(shè)定距離后，PLC輸出制動信號，停止跑車的運(yùn)行，實現(xiàn)跑車的定位。PLC控制系統(tǒng)需要配置1路高速脈沖信號輸入。跑車工作臺還需要1個定點(diǎn)位置來進(jìn)行進(jìn)尺和余尺的計算，可以利用安裝在跑車支架上的接近開關(guān)確定跑車經(jīng)過的定點(diǎn)位置，因此系統(tǒng)還需要配置1個接近開關(guān)輸入點(diǎn)。最后，系統(tǒng)還需要配置啟動、停止、進(jìn)車、退車、點(diǎn)動等按鈕。因此，系統(tǒng)的開關(guān)量輸入點(diǎn)為8個。系統(tǒng)的開關(guān)量輸出點(diǎn)只有制動接觸器和后退繼電器等2個點(diǎn)，分別控制跑車的停止和跑車運(yùn)動的方向。PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配如表1所示。
表1 PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配
綜上所述，根據(jù)輸入和輸出的要求，我們選用和利時公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC。考慮到此系統(tǒng)需要一定的備用I/O點(diǎn)，CPU模塊選擇帶有24點(diǎn)開關(guān)量的LM3107，其中開關(guān)量輸入14點(diǎn)，開關(guān)量輸出10點(diǎn)。CPU模塊LM3107自帶3路獨(dú)立的高速脈沖輸入，其繼電器輸出的電流容量最大為2A，可以直接控制制動接觸器，不需要中間繼電器。這些配置完全能夠滿足系統(tǒng)的要求。
3、PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
跑車工作臺運(yùn)行的啟動、停止開關(guān)SB1、SB2分別接到PLC的輸入端口%IX0.1和%IX0.2。當(dāng)啟動開關(guān)SB1接通時，跑車工作臺啟動運(yùn)行。當(dāng)停止開關(guān)SB2閉合時，跑車工作臺停止運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的脈沖信號接到內(nèi)部計數(shù)器HD_CTUD_T4的輸入端口%IX0.4和%IX0.5。利用PLC計數(shù)器HD_CTUD_T4的脈沖計數(shù)功能，控制系統(tǒng)可以定位跑車工作臺當(dāng)前的運(yùn)行距離，將當(dāng)前距離與設(shè)定距離進(jìn)行比較，從而控制工作臺的進(jìn)給位置。PLC的輸出端口%QX0.0接制動接觸器，用來控制跑車工作臺運(yùn)行和停止。當(dāng)%QX0.0=0時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動工作臺前進(jìn)。當(dāng)%QX0.0=1時，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動工作臺后退。
根據(jù)跑車工作臺運(yùn)行過程的要求，控制系統(tǒng)的流程圖如圖1所示。PLC根據(jù)HD_CTUD_T4的當(dāng)前脈沖值和觸摸屏的設(shè)定值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前值小于設(shè)定值，跑車工作臺繼續(xù)運(yùn)行。如果當(dāng)前值大于設(shè)定值，系統(tǒng)立即輸出制動信號，然后等待下一次前進(jìn)信號的輸入。當(dāng)系統(tǒng)需要鋸路補(bǔ)償時，程序會根據(jù)用戶選擇的補(bǔ)償量進(jìn)行鋸路補(bǔ)償。
圖1 控制系統(tǒng)的流程圖
4、結(jié)論
以PLC為控制核心的木工帶鋸機(jī)，實現(xiàn)了位置閉環(huán)控制。利用PLC的高速計數(shù)功能，實現(xiàn)了對跑車工作臺運(yùn)行的定位控制。PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，提高了木工帶鋸機(jī)的加工精度。因此，PLC控制系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于家具﹑門窗和木模等制造行業(yè)。
