朱进

摘要：流水线是目前工业生产的主要形式，目前通常由高性能的智能控制电路构成其主控单元。三菱FX3U系列PLC是目前应用广泛的可编程控制器，这篇文章结合三菱PLC的工作原理与作者的工作实践，对其在流水线控制单元中的编码、译码单元，浮点运算单元的应用进行了研究，叙述了其将要实现的主要功能以及相应的程序与梯形图，并解释了程序的运行过程。由于应用的实际场景多种多样，本文中PLC程序未能涵盖设备运行所有情况，有待工作中进一步总结。

关键词：流水线；PLC；控制单元；编码；译码；浮点运算

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0001-02

流水线是目前工业生产的主要形式，在大量流水线生产中，每个工作地点都按一定的节拍重复地完成规定的加工任务[1]。为确保流水线按照规定的节拍高效率地运行，必须配以高精度智能的CPU控制单元，高效智能的CPU控制对提高设备利用率，减少在制品起着重要的作用。目前流水线智能控制均配以高性能单片机，可编程控制器PLC为主，并辅以各种逻辑控制电路。三菱FX3U系列PLC是三菱公司近年来出款的高性能系列PLC，属于三菱公司第三代PLC产品，速度，容量，功能均较之前产品强大[2]，作为流水线控制的主控单元，其性价比较为适合。本文依据作者的工作实践，采用三菱FX3U系列PLC之FX3U-32MT/ES-A，对其在流水线主控单元中的应用做一下论述。本系统的流水线主控单元由多个部分组成：其中比较重要的是编码与译码单元，浮点运算单元。本文将对这两个单元的设计作详细阐述。

1 编码与译码单元

本系统控制的生产车间内，有8条辅助流水线，它们向主流水线发送8种不同样式基件。当辅助流水线满负荷运转时，需要得知当前哪条辅助流水线上的基件正在进入主流水线。如果主流水线当前负荷量达到极值时，可根据情况暂停其中一条輔助流水线。采用编码指令存入相关辅助流水线标识，保存在D200中，从而可以知道当前正在进入主流水线传送基件的辅助流水线是哪条。设被暂停的流水线标识的值在K0～K7之间，存入D201，采用译码指令可将要被暂停的辅助流水线标识输出至Y200～Y207，从而达到暂停某条辅助流水线的目的。流水线运行的编码与译码的功能分配表如下表1所示。

梯形图如图1。

当M80为On时，执行ENCO指令，某一辅助流水线有基件进入主流水线时，其标识会被编码到D200中，由此确定哪种基件正在进入主流水线。如果D201的值已经设定，当M81为On时，执行DECO指令，D201的值会被译码到Y0～Y7之一，从而使其中某条辅助流水线暂停。例如，D201为K3，通过译码，Y3为On，标识为3的辅助流水线将暂停。当M81为off时，执行ZRST指令，Y0～Y7一起都为off，所有的辅助流水线都正常运转。如果D201保存的值超出K0～K7范围，D201将被设置成HFFFF，使译码译出无效值，以保证流水线系统安全。

2 浮点运算单元

本系统的流水线是基于PLC控制的，其时间控制通常运用整数与浮点混合运算。本系统车间生产管理人员需要对流水线的速度进行实时监控，流水线正常的运行的速率是1.9m/s.流水线的运行通常由电机与多齿凸轮的同轴转动而产生，凸轮上有10个突齿，电机每转动一周，边沿开关就收到10个脉冲信号，流水线前进0.417m。电机转速（r/min）=边沿开关每分钟收到的脉冲数/10，流水线速度=电机每秒转动圈数×0.417=（电机转速/60）×0.417.当流水线速率低于0.7m/s时，速率偏低信号灯亮；当流水线速率在0.7～1.9m/s时，速度正常信号灯亮；当流水线速率大于1.9m/s时，速率偏高信号灯亮。通过信号灯反馈流水线速率状况以便进行监控。流水线运行的浮点运算的功能分配表如表2所示。

梯形图如图2。

运用SPD指令测得的边沿开关的脉冲频率（D101）来计算出电机的转速。电机转速（r/min）=每分钟测得的脉冲数目/10=（脉冲频率×60）/10=（D101×60）/10。再运用测得的频率D101计算出流水线速率为：

v=×0.417=×0.417（m/s）=×0.417（m/s）

式中：v是流水线速率，m/s；N为电机转速，r/min；D101为脉冲频率。

如果SPD指令测得的脉冲频率D101=K35，则根据上面公式可得到

流水线速率=×0.417（m/s）=1.4595（m/s）

计算流水线当前速率时，运算参数含有小数点，所以需用二进制浮点数运算指令来实现。通过DEZCP指令来判断流水线当前速率超出上下限速率，判断结果用于控制M80～M87的电机。该单元计算流水线速率涉及整数型数与浮点型数的混合计算，在执行二进制浮点数运算指令前，各运算参数都要转成二进制浮点数，否则，需用DFLT指令转换，然后才能进行二进制浮点运算[3]。程序最后将当前速率扩大1000倍后取整，是为了增强数据的可读性，方便监控。

3 结语

编码、译码单元与浮点运算单元是流水线控制系统中重要的两个单元，运用三菱FX3U系列PLC，将大大提高系统的性能与稳定性，降低产品的成本，同时，在控制精度，设计的易操作性，后期维护性方面也大大提高，总体的设计开发的成本以及后期维护成本的性价比较好。当然，编码、译码单元与浮点运算单元在实际流水线运行中比较复杂，这两个控制单元在设计中仍有一些较为不足之处，有待将来二次开发进一步完善。

参考文献

[1]李怀祖.生产计划与控制（修订版）[M].北京：中国科学技术出版社，2010.9.

[2]朱文杰.三菱FX系列PLC编程与应用[M].北京：中国电力出版社，2013.7.

[3]张高煜，屈明宝.PLC指令与梯形图速查手册[M].北京：人民邮电出版社，2008.1.