PLC在木工帶鋸機中的應用

在木工機械中，例如木工帶鋸機，往往通過PLC或單片機來控制送料部分進行自動運行。由于單片機控制系統的抗干擾能力差，容易產生誤動作和誤數據，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、木工帶鋸機的工作原理

用來鋸切原木或成材的木工機床分為木工帶鋸機﹑木工圓鋸機和木工框鋸機等。所謂木工帶鋸機是環狀帶鋸條張緊在兩個鋸輪上，環狀帶鋸條由電動機通過鋸輪帶動，作連續切削運動。木料的進給可以采用手動，也可以采用跑車或滾筒進行自動進給。按照用途分類，帶鋸機可以分為鋸切原木的跑車帶鋸機和剖分板材或方材的再剖帶鋸機。
本項目所使用的帶鋸機為跑車帶鋸機。所謂跑車，是指夾持原木向帶鋸條作進給運動的送材車。PLC需要完成的動作是對跑車進行定位控制。跑車的動力設備是裝配在底盤上的電動機，經過齒輪傳動，帶動跑車的主軸進行往復運動。跑車前進為工作行程，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行一段距離，當系統再次收到前進指令時，又以同樣的速度運行同樣的距離，并且此距離可以被修改。當系統收到后退指令時，進行返回行程，直到此指令被取消。電動機的正轉和反轉控制跑車工作臺的前進和后退。通過PLC控制系統實現對電動機方向的控制。

2、PLC選型與I/O點分配

為了保證系統的控制精度，跑車帶鋸機控制系統采用閉環控制。根據旋轉編碼器反饋回來的脈沖信號計算跑車工作臺的實際距離。當跑車工作臺到達設定距離后，PLC輸出制動信號，停止跑車的運行，實現跑車的定位。PLC控制系統需要配置1路高速脈沖信號輸入。跑車工作臺還需要1個定點位置來進行進尺和余尺的計算，可以利用安裝在跑車支架上的接近開關確定跑車經過的定點位置，因此系統還需要配置1個接近開關輸入點。最后，系統還需要配置啟動、停止、進車、退車、點動等按鈕。因此，系統的開關量輸入點為8個。系統的開關量輸出點只有制動接觸器和后退繼電器等2個點，分別控制跑車的停止和跑車運動的方向。PLC控制系統的I/O點分配如表1所示。

表1 PLC控制系統的I/O點分配

綜上所述，根據輸入和輸出的要求，我們選用和利時公司具有自主知識產權的HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC。考慮到此系統需要一定的備用I/O點，CPU模塊選擇帶有24點開關量的LM3107，其中開關量輸入14點，開關量輸出10點。CPU模塊LM3107自帶3路獨立的高速脈沖輸入，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的要求。

3、PLC控制系統軟件設計

跑車工作臺運行的啟動、停止開關SB1、SB2分別接到PLC的輸入端口%IX0.1和%IX0.2。當啟動開關SB1接通時，跑車工作臺啟動運行。當停止開關SB2閉合時，跑車工作臺停止運行。旋轉編碼器產生的脈沖信號接到內部計數器HD_CTUD_T4的輸入端口%IX0.4和%IX0.5。利用PLC計數器HD_CTUD_T4的脈沖計數功能，控制系統可以定位跑車工作臺當前的運行距離，將當前距離與設定距離進行比較，從而控制工作臺的進給位置。PLC的輸出端口%QX0.0接制動接觸器，用來控制跑車工作臺運行和停止。當%QX0.0=0時，電動機正轉，帶動工作臺前進。當%QX0.0=1時，電動機反轉，帶動工作臺后退。

根據跑車工作臺運行過程的要求，控制系統的流程圖如圖1所示。PLC根據HD_CTUD_T4的當前脈沖值和觸摸屏的設定值進行比較。如果當前值小于設定值，跑車工作臺繼續運行。如果當前值大于設定值，系統立即輸出制動信號，然后等待下一次前進信號的輸入。當系統需要鋸路補償時，程序會根據用戶選擇的補償量進行鋸路補償。

圖1 控制系統的流程圖

4、結論

以PLC為控制核心的木工帶鋸機，實現了位置閉環控制。利用PLC的高速計數功能，實現了對跑車工作臺運行的定位控制。PLC控制系統的抗干擾能力強，提高了木工帶鋸機的加工精度。因此，PLC控制系統可以廣泛應用于家具﹑門窗和木模等制造行業