詹俊钢 谭 娜

(1.黑龙江农业工程职业学院自动化学院，哈尔滨 150088；2.哈尔滨轻工业学校机电专业科，哈尔滨 150040)

欧姆龙NJ系列PLC在胎面自动收集设备中的应用

詹俊钢1谭 娜2

(1.黑龙江农业工程职业学院自动化学院，哈尔滨 150088；2.哈尔滨轻工业学校机电专业科，哈尔滨 150040)

对轮胎胎面的自动收集工作进行了研究，针对其控制系统进行分析和设计，本控制系统使用欧姆龙NJ系列PLC通过EtherCAT网络对12台G5系列伺服电机进行精准控制，可以实现胎面的定位、翻转、爬升、调节、投放及翻盖等控制任务。实际运行效果良好，控制精确，自动化程度高。

PLC 伺服电机 胎面自动收集

随着工业自动化的发展，轮胎胎面的搬运和收集过程已由人工手动收集改为设备自动收集，通过胎面自动收集设备能够实现胎面的自动化搬运和收集工作，可以解决人工搬运效率低、胎面摆放不整齐、胎面摆放重叠及故障率高等问题，降低了生产成本，提高了生产效率。

NJ控制器是欧姆龙最新推出的新一代PLC，NJ系列PLC产品集成了EtherCAT技术的开放式网络控制器、EtherNET/IP网络的开放式网络信息和通信技术。笔者提出了采用欧姆龙NJ控制器、NB系列触摸屏和G5伺服电机组成胎面自动收集设备的控制系统[1]。

1 控制系统

本控制系统采用的控制器是欧姆龙NJ501-1300型PLC，主要实现对伺服电机精准的运动控制，胎面搬运、收集工作的工作流程控制和与上位机触摸屏人机界面间的数据交换。上位机使用的是欧姆龙NB10W-TW01B型触摸屏，主要实现参数设置、功能显示及故障提示等功能。现场的拉绳开关和限位开关实现设备的通断电和系统的安全保护。控制系统原理框图如图1所示。

2 工作原理

实际工作时，前序联动胎面挤压设备将胎面输送到胎面承接辊道，胎面承接辊道机构根据胎面的长度和运行速度将胎面控制在中间位置停止；胎面停稳后，线胎翻转机构顺时针旋转20°将胎面托起，真空吸盘通电，负压检测传感器检测到胎面吸住后，线胎翻转机构顺时针旋转160°，真空吸盘断电，将胎面翻转放下；胎面爬升结构将翻转后的胎面输送到间距调节机构；间距调节机构将胎面按照触摸屏配方设定参数对胎面排列的条数和间距大小进行自动排列工作；胎面排列完成后，胎面投放机构将排列完成的一层胎面依次投放到28层百叶车上，投放时，根据安装在投放平台前方的激光测距传感器对每层百叶车的高度进行测距，从而控制伺服电机的精确定位，投放完成后，投放机构回到初始位置，等待下一层胎面排列完成；投放机构将本层的胎面铺放完成后，百叶翻转机构根据投放层数，将相应层数的百叶盖下；完成28层的百叶投放和合盖工作后，运动平台往返运动，将装满胎面的百叶车运走，空的百叶车运送到位，等待下一台百叶车的胎面投放工作启动。

图1 控制系统原理框图

3 控制系统硬件设计

根据系统的控制要求，NJ501-1300 型PLC扩展了一个8入模拟量输入模块，两个16入数字量输入模块和一个16出数字量输出模块。NJ501-1300 型PLC通过本机自带的EtherCAT接口与12台G5伺服电机通过以太网协议进行数据交换，并在Sysmac Studio软件平台的EtherCAT网络配置中设置好各个电机节点地址[2]，分别为1～12。

NJ501-1300 型PLC通过本机自带的EtherNET接口与NB10W-TW01B型触摸屏进行数据交换，需将PLC的IP和触摸屏的IP设置在同一个网段内才可实现通信，将PLC的IP地址设为192.168.250.1，子网掩码设为255.255.255.0；触摸屏的IP地址设为192.168.250.2，子网掩码设为255.255.255.0。

4 控制系统软件设计

胎面自动收集控制系统软件设计包括下位机PLC程序和上位机人机界面触摸屏程序，下位机PLC程序是在欧姆龙最新推出的Sysmac Studio自动化软件平台上开发设计的，该软件完美的结合了运动控制与逻辑控制，最多可实现64轴的运动控制，可实现直线、曲线及圆弧等插补动作功能，通过简单的设定，即可完成对控制器、网络及伺服等设备的配置，通过内部功能块的简单设置就可以完成复杂的运动控制。下位机控制程序根据轮胎胎面的工作流程编写，下位机软件流程框图如图2所示。

上位机人机界面触摸屏程序是在欧姆龙NB-Designer软件环境下开发设计的，根据胎面自动搬运和收集控制系统的工艺流程和控制要求，人机界面主要包含胎面参数设置、运行状态显示、电机手动控制及异常报警提示等画面。操作员通过简单的操作就可以轻松方便地控制胎面自动收集设备[3]。

图2 下位机软件流程

5 结束语

利用NJ501控制器、NB触摸屏、激光测距传感器、负压检测传感器、光电开关及伺服电机等器件构成的胎面自动收集控制系统具有操作方便、控制精确、运行平稳及自动化程度高等优点。笔者设计的胎面自动收集设备已成功应用在某轮胎生产企业的胎面收集生产线上，很好地解决了人工搬运效率低下，胎面摆放不整齐、胎面摆放重叠及故障率高等问题，降低了生产成本，提高了生产效率，同时为其他轮胎生产企业提供了借鉴意义。

[1] 王月芹.基于欧姆龙NJ控制器机械手控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2013，26(3)：28～30.

[2] 李志洲，郑民欣，王锦锦，等.基于EtherCAT网络的三轴伺服控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2012，(2)：63～65.

[3] 路青起，刘英男，于大洋.西门子S7-1200在橡胶工业自动卷取机中的应用[J].制造业自动化，2013，35(14)：129～131.

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2016-06-29(修改稿)

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