1 引言
為了提高和保證產品的質量，生產中對一些部件按照一定的工藝要求進行歸類分組是必要的。以軸承的生產為例，要求對生產中的滾針和滾柱進行分選組別，這一工作由軸承滾針分選機來完成。
分選機的功能是對工件進行連續測量，將被測參數轉變為電信號，再經電路放大、邏輯運算處理后。控制相應的執行機構，對工件實行自動分選。
2 軸承滾針分選機PLC控制系統的設計
2.1 系統構成
系統采用OMRON C200H模塊式PLC，現場開關信號接入24V輸入模塊，指示燈、中間繼電器及電磁鐵線圈由晶體管型輸出模塊控制。選用差動式電感傳感器(差動式電感傳感器是把被測的非電量轉換成線圈的互感變化，由兩個相同的電感線圈和磁路組成，使用時，一個線圈的電感量增加，另一個線圈的電感量減小，形成差動形式，以提高傳感器的靈敏度和線性度)將滾針或滾柱的直徑和長度的變化轉變成電感量變化，再經測量放大電路放大成標準的電壓信號，接至PLC的模擬量輸入模塊。
該系統總輸入點為:開關量為5點，模擬量為2點，分別采用直流24V的8點輸入模塊IM211和模擬量輸入模塊AD001;輸出點為開關量17點，選用OD411(8點)和OD211(12點)兩塊晶體管輸出模塊。對PLC的輸入輸出端子進行定義和分配如附表所示。
附表 分選機PLC控制系統的I/O分配表
輸入地址 信號定義 輸出地址 信號定義
00100 啟動檢測 00200 送料電機
00101 停止檢測 00201 正常指示
00102 同步脈沖 00202 超差指示
00103 復位信號 00203 運行指示
00104 調整單步 00300-00311 料門1-料門11
輸出
00111 長度量 00204 故障報警
00112 直徑量
2.2 工作原理
分選機屬于比較測量儀器，先以標準尺寸工件定標或先校正好測微儀的放大倍數，然后以被測工件與標準工件尺寸進行比較，產生直徑尺寸差Δd和長度尺寸差Δl，電感測量頭將Δd和Δl轉變為電感差ΔD和ΔL，測量電路將電感差轉變為0~+10V的電壓信號Us。信號經PLC模擬量輸入模塊轉變為數字量，并根據工藝要求，將參數同標準數據進行比較，控制相應料門電磁鐵。分選的工藝要求如下:
(1) 長度信號先與直徑信號進行分選:分選時，先將滾針的長度測量值分為三類，即長度超差件L+、L-和合格件L0，然后再將L0工件按照其直徑大小細分為超差件D+、D-，合格件D1、D2、…D10，也就是說只有長度合格的工件才進行直徑分選。
(2) 組別按尺寸大小，由小到大進行排列:長度按L-、L+、L0，直徑按D-、D1、D2、…D10、D+，從小到大順序排列，以保證工件準確地落入屬于自己的組別。
3 PLC控制系統梯形圖的設計
3.1 程序控制的要求
現通過工件1從送料到落料來說明一個程序周期的過程:
(1) 送工件1至測量平臺(同時推落上一工件);
(2) 對上一工件測量信號值清零，該工件對應的落料門關閉;
(3) 對工件1進行測量并鎖存，打開相應料門，準備落料;
(4) 工件2送料，同時將工件1頂下落料;
(5) 工件1經一段時間落入相應料門;
(6) 工件1測量信號清零，相應料門關閉。
3.2 程序設計
(1) 程序的控制流程
PLC程序的控制流程圖如圖1所示:
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圖1 控制系統流程圖
(2) 信號輸入與干擾消除
在輸入的模擬量信號中，會含有各種噪聲和干擾。為了準確地進行測量和控制，必須消除被測信號中的隨機干擾。PLC的 AD001模塊引入數字濾波方法，它可根據用戶設定的積分常數對多次A/D轉換數據取算術平均值，以消除干擾。其中，積分常數就是A/D轉換的次數，平均值是將多次A/D轉換數據之和與積分常數相除，并忽略計算結果中的小數部分。
設N為A/D轉換次數，AD001中四路輸入的N值分別預置在DM1101-DM1103中。在這里將N取2，所用2路積分常數預置在DM1101和DM1102通道中。IR區中10001-10004分別是第一路到第四路的求平均值啟動位，當其被置為“1”時，則向AD001發出取平均值的指令，此時平均值為二進制數。取平均值的梯形如圖2所示:
圖2 取平均值的梯形圖
(3) 數據換算
由于A/D轉換得到的是標準數字信號，即相對于傳感器測量范圍的相對百分數，不能直觀地表示過程被測量的量綱，因此需要進行換算。AD001可根據用戶設定的上下限參數，將AD轉換后的12位二進制數據換算成4位十進制數。AD001按下式進行換算，并忽略計算結果中的小數部分。
數據轉換梯形圖如圖3所示，其中兩路的上、下限參數值分別預置在DM1110、DM1111和DM1112、DM1113中，參數值必須是0—9999的BCD碼數據，且兩數據之差不大于4000。IR區中10005、10006分別為第一路、第二路的數據換算啟動位，當其被置為“1”時，則向AD001發出執行換算指令。
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圖3 數據轉換的梯形圖
(4) 數據分組
滾針或滾柱的直徑及長度測量信號在轉換成數字信號后，還要同內部寄存器中的設定植進行比較，以便進行分組，即確定滾針或滾柱應屬的組別，并將其歸入該組。
根據工藝要求，將長度設為上限和下限值，分別預置在DM1110和DM1111中;直徑設為10組，分別預置在DM1112到DM1121中。實際測量值連續同設定植比較，即可確定相應組別。
長度比較梯形圖如圖4所示，當00103接通時，將通道DM006中的值同DM1110相比較，如小于設定下限值，則LE接通，接通00400輸出。如大于設定下限值，則同上限值DM1121相比較;如大于上限值，則接通00401輸出。00400和00401使超差門00311接通輸出。
4 結束語
圖4 長度測量值分組梯形圖
在工業生產的自動化生產線中，有許多參數(如長度、直徑、厚度等)需要進行實時檢測，以便確定產品是否合格或按照參數值進行分類處理，利用PLC進行控制具有硬件簡單，易于進行程序設計和控制流程的修改、運行穩定、故障率低、分組精度高等優點，是一種較為理想的控制方案。