基于PLC的熱熔膠控制系統

　　2.2 系統軟件設計

　　PLC為周期掃描工作方式，因此將系統主功能設計成圖3所示的主程序。在每一個掃描周期內該主程序均被執行，而頂噴膠控制模塊、側噴膠控制模塊、空氣壓力與加熱檢測模塊、緊急停止與安全門開關檢測模塊等則設計為子程序供調用。

　　PLC一個掃描周期包括三個階段，依次為輸入掃描、程序執行和輸出刷新。首先按下設備啟動按鈕，空氣壓縮機和熔膠系統工作，通過空氣壓力繼電器和溫控器檢測工作溫度和壓力，當這兩個參數達到設定值時，空氣壓力繼電器和溫控器的常開觸點閉合，噴膠工作的初始條件完成，否則易出現不噴膠或溢出而非噴射的現象。然后PLC讀取通過控制面板輸入的噴膠方式、噴膠時間及噴膠量等過程參數，同時檢測噴膠頭安全門是否全部關閉。由于噴膠工作室溫度達到150℃且以噴射方式工作，因此噴膠頭周圍安裝有有機玻璃的防護安全門，在正常工作狀態下，安全門關閉，既保證工作安全，又便于觀察設備實時運行狀況。如果安全門由于某種原因突然被打開，則設備緊急停止，待安全門正常關閉后，按下復位按鈕，設備繼續工作。之后，電磁閥得電換向，噴膠頭打開，熔膠在自身的壓力下噴出。

　　噴膠長度的控制實際是通過控制電機帶動噴膠頭沿設定軌跡運動來實現，電機的連續轉動和噴膠頭的同步噴膠即可獲得一個特定長度的膠條。通過在PLC內設定噴膠時間便可以在要求的范圍內任意調節膠量的大小。通過控制噴膠頭以間歇方式工作可在紙箱側面獲得斷續的膠段。噴膠頭的打開與關閉由電磁閥的換向實現，當熔膠壓力達到設定值以后，電磁閥得電換向，噴膠頭打開開始噴膠;當達到設定時間以后，電磁閥失電再換向，噴膠頭關閉。

　　2.3 精度控制的補償算法

　　電磁閥是一種具有較大延時的執行元件，它的開啟和關閉均需要經歷一定的時間，雖然這個時間只有毫秒級，且當噴膠頭移動速度較低時，由于電磁閥延時打開或關閉造成的誤差較小。考慮到生產效率的因素，提高噴膠頭移動速度成為必然，但由此造成的誤差也明顯增大。為了盡可能減小此誤差所造成的影響，在分析噴膠頭移動速度、噴膠壓力及電磁閥閉合特性相互關系的基礎上，建立一個誤差修正補償的數學模型，即提供一個與相關影響因素有關的超前、滯后修正量，以補償由于電磁閥延遲所導致的位置及長度誤差。由于無法直接抽象出各參數之間的函數關系，因此采用高次多項式逼近法，構造相應的補償曲線如式(1)所示，利用最小二乘法進行多項式的擬合求解。

　　令：x表示噴膠頭移動的速度;y表示相應的補償量，則選取m個實驗數據(xi，yi)，其中i=1，2，…，n。通過最小二乘法構造如式(2)所示的關系矩陣，求解關于a0，a1，…，am的線性方程組，可得x，y之間的近似函數關系。

　　令：ωi=1，即取{1，x，…，xm)為基函數的代數多項式進行擬合。考慮到精度與速度平衡統一，經實驗驗證分析選取m=2，n=4，利用克萊姆(Cramer)算法求解出系數a)，a1，即可得補償曲線方程式：

　　y=φ(x)=a0+a1x (3)

　　對多個噴膠控制頭分別計算誤差補償曲線方程式，即可實現多個噴膠頭同時多工位的粘箱加工控制。

　　3 系統調試

　　PLC控制系統的調試分軟、硬件兩部分進行。硬件調試主要檢查電控元件是否正常可靠工作，線路連接是否正確，抗干擾措施是否合理。軟件調試先分模塊再系統總體調試，逐步分析程序運行是否符合控制要求，消除異常情況的發生。經在某紙箱粘箱生產線上的實際運行表明，PLC控制噴膠系統達到了實際生產的要求，系統可靠性高，易擴展，維護方便，抗干擾能力強。

　　4 結 語

　　紙箱封箱的熱熔膠噴射粘結工藝有著嚴格的順序控制要求，應用PLC對噴膠過程進行控制，可最大程度地消除傳統繼電器接觸器控制系統的缺點。通過對影響噴膠速度和精度相關因素的研究，利用誤差補償模型的分析結果進行實時控制調整，使噴膠控制系統能夠對多種規格類型的紙箱進行多方位、多形式、高準確度的噴膠加工，表現出良好的靈活性和可靠性。在對被控對象合理分析的基礎上并兼顧成本要求，該系統還具備良好的拓展性;在對系統軟硬件進行適宜調整的情況下，該系統可以適用于新的加工形式和控制對象。