基于MX1H-1614M的全自动斜条机控制系统的设计与实现

王希军 丁伟 周培培

摘 要：本文设计了一款以MX1H1614 PLC为控制器的全自动斜条机，搭配步科ET070触摸屏，各轴由步进电机驱动，实现了布料的全自动切割。该设计能极大的方便操作者，提高生产效率。该设计具有操作简便，高精度，高抗干扰等优势。

关键词：全自动斜条机;触摸屏;PLC

前言

当前服装、鞋帽、床上用品等行业的所使用的布条都是采用斜条机来完成的，斜条机可以满足各种规格的布条的加工需求。斜条机可按自动化程度分为手动、半自动、全自动。当前手动式已基本淘汰，还在生产的大多数为半自动以及全自动式。半自动式斜条机由机器完成进给动作，由人工完成切割动作，半自动式斜条机的生产效率低，切割精度不高，安全系数低，并且对工人的技术熟练程度有一定要求，所以也在面临逐渐淘汰的趋势。全自动式斜条机可以实现布料的全自动切割，自动化程度高，切割精度高，同时对人工的要求也相应的降低。当投入布料后可以实现无人操作作业，一个工人可以同时操作数台设备，当前该种设备开始逐渐占领市场。但是当前市面上现有的全自动斜条机多采用通用控制器，不是转为该款设备设计的程序，工人在进行作业时需要设置大量的参数，甚至有些需要简单编程，这样对从业者的要求提高，同时也提高了设备生产厂家对客户的培训成本，鉴于此，本文设计了一款操作简单，运行可靠，简便易学的斜条机设备。目前该设备已批量生产投放市场，市场反响良好。

一、系统组成以及工作原理

该系统主要由硬件系统以及软件系统两大部分构成，系统的功能实现由这两大部分相互作用配合完成。

其中硬件部分主要由：控制器，触摸屏，步进电机驱动，以及位置传感器、操作按钮、开关等构成。

（一）控制器

控制器是該控制系统的核心部分，控制器必须稳定可靠。由于前期投放市场的部分产品采用单片机控制，系统可靠性不高，返修率高。鉴于此，该设计采用低成本的MX1H–1614M PLC作为主控制器。这是麦科公司推出的一款小型控制器，外观小巧，功能强大。程序容量12k步，指令速度0.084μs，综和指令1K步/ms。多级密码保护，所有主程序和子程序均可单独加密;程序可绑定指定序列号的PLC，有效保护用户的知识产权丰富的中断源可满足实时性很强的要求X0～X7上升沿下降沿中断、高速计数器中断、定时中断、主电源失电中断、PORT口中断、PTO中断、CAN0中断、高速计数表格比较中断。该控制器模块有16路输入，14路输出，可以很好地满足本设计需求。

（二）触摸屏

触摸屏作为人机交互的媒介，可以给操作者带来极大的便利。本设计选用的步科的ET070触摸屏，这是一款高性能的七寸工业触摸屏，支持串口通讯，这样就可以实现与PLC的通讯要求，稳定可靠，抗干扰性强。

（三）步进电机驱动

步进电机是本设备完成高精度作业的关键，在进行选型时也经历了一些曲折。斜条机在工作时会产生一些布屑粉尘，这些粉尘难免会浸入附着到设备内部，夏季湿度会高，这些粉尘会造成线路的短路，而最容易受这种故障危害的就是步进驱动系统。为实现高精度，高速的作业，步进电机功率较大，相应的工作电流点就大。在前期设计中由于步进驱动没有短路保护，在夏季会出现设备返修率高，在后期的改进中采用了带有短路以及断路保护功能的步进驱动器，大大降低了设备的故障率。

（四）位置传感器

位置传感器是斜条机能安全，高精度的完成作业的重要保证。其中进给轴由于动作最为频繁，采用非接触电感式接近开关CDJ10–I1A12AN，应用非接触式传感器可以避免每次到位的机械撞击，大大提高传感器的使用寿命。为防止平移轴冲出左右限位，在平移轴两侧分别安装了一个行程开关，提高了设备的安全性能。

二、工作原理

该控制系统的控制核心为PLC，由PLC读取各操作按钮的状态以及触摸屏的各元件状态，获取用户的操作动作以及各种参数的数据设置，并实时扫描各位置传感器的状态，计算出各轴当前状态。该斜条机共有三个轴，分别为主轴，平移轴以及进给轴。主轴驱动布料实现圆周运动，由平移轴带动刀头实现左右平移，来实现不同尺寸规格的布料的切割，进进给轴驱动刀头实现切割动作，其中主轴采用异步电动机，为提高切割精度以及切割质量，平移轴以及进给轴采用步进电机，步进电机由PLC控制器发出的脉冲进行控制。

斜条机有两种工作方式，一种为手动，一种为自动。当处于手动方式时，用户可以手动对主轴、平移轴、进给轴操作，为方便用户操作，手动操作的按钮采用了十字开关，用户可以通过操作十字开关实现对斜条机的控制。当用户发出自动操作后，斜条机开始进入自动状态，首先斜条机进行初始化，各轴进入初始位置，主轴启动，带动布料旋转。平移轴开始进行设置尺寸的平移动作，平移动作完成之后进给轴开始动作，带动刀头进行进刀切割，进给尺寸以及切割尺寸等参数由触摸屏进行设定。进给完成之后完成切割动作，开始进行退刀动作，当进给轴退回到初始位置时该切割动作完成，进行下一切割动作，如此往复。另外本设计还创造性的加入了自动磨刀功能，在切割过程中刀片会有一定磨损钝化，这样会影响切割速度以及切割布料的质量，系统会对切割的布料数量进行计数，当切割次数达到设定数值后，斜条机自动变换刀头姿态，将刀头后摆，接触磨刀轴，由磨刀轴的步进电机驱动磨刀电机进行往复的磨刀操作，直到磨刀动作完成开始进行下一切割任务。

三、结论

随着人工成本的不断提高，全自动设备是生产机械发展的趋势，本设计采用MX1H–1614 PLC实现了对全自动斜条机的控制，该设计操作简便，简单易学，精确度高，高安全性以及可靠性。其成本低，适合市场推广。经过市场的考验得到了用户的好评。

参考文献

[1]刘滨，王璇，张冰.基于单片机的斜条机控制器的设计与实现[J]. 微计算机信息，2007，23（32）：110–112.

[2]王璇.基于ARM的嵌入式斜条机控制器的研究[D].中国海洋大学.