基于PCC智能控制在中性笔自动装配机中的应用

张德荣

ZHANG De-rong

（南京铁道职业技术学院 苏州校区，苏州 215137）

0 引言

中性笔（中性墨水圆珠笔的简称）也称“中性颜料中粘度圆珠笔”，是九十年代由日本率先开始投放市场的。所谓中性笔的“中性”之意是指它的墨水粘度介于油性圆珠笔油墨的粘度与水性圆珠笔墨水粘度之间，因此具有书写润滑流畅、墨迹收敛坚牢的特点，成为当下国际上流行的一种新型书写工具。

中性笔自动装配机是中性笔生产及装配的专业制造流水线，具有装配动作复杂有序、运动精度要求高、人机界面清晰、操作简单、维护方便等特点。

PCC（Programmable Computer Controller，可编程计算机控制器）是奥地利贝加莱（B&R）公司早在1994年推出的新一代硬件平台，自1996年进入中国市场以来，在塑窗机械、包装机械、印刷机械、注塑机、挤出机、铝塑复合管生产线诸多行业逐渐被广泛采用，尤其在文具加工及装配机械中也得到了广泛应用。

1 中性笔自动装配机工作过程

中性笔自动装配机工作过程如图1所示。

在中性笔自动装配过程中，整条流水线传送带由绝对值旋转编码器控制的伺服电机拖动，笔杆和笔芯料件由单相电容运行式电机配合偏心轮产生晃动后再由气缸推动分别进行下料，而其他诸如笔帽等料件都由振动盘（自动排料器）配合气缸下料。

图1 中性笔自动装配机工作过程图

2 PCC控制系统的硬件设计

图2 绝对值旋转编码器与PCC的连接图

PCC高度融合了PLC丰富灵活的I/O扩展结构和PC机强大的运算、存储管理功能特点，尤其集成了真正意义上的实时多任务操作系统（RTOS）架构。在本工程实例中，分别编制出控制程序模块，这些模块相互独立运行，但数据保持一定的相互关联。这些模块在经过独立编译和调试后，可一同下载至PCC和CPU中，在多任务操作系统的调度管理下，并行运行（周期可由用户设定），共同实现项目的控制要求。

PCC控制系统由以下三部分组成：

1）PCC选择

PCC采用了B&R PP2003，在本系统中，CPU的型号是CP774，并扩展了16点输入的D1439、8点继电器输出的DO720、8点晶体管输出的DO435、计数模块DI/13.5和显示屏幕PROVIT2000。

2）外围设备

在外围设备方面，采用RS232通信或RS485通信方式，与上位机连接，外围输入设备有电感式接近传感器、磁开关、压力开关、安全开关等，外围输出设备有接触器、电磁阀、指示灯等。

检测流水线传送带主轴旋转角度位置的绝对值旋转编码器与PCC连接图如图2所示。

3）HMI（人机界面）

采用B &R智能化面板Power Panel，HMI与PCC以串口连接，可以利用HMI改变或设定PCC的数据，直接控制设备的运转。HMI以多种不同的方式显示PCC内部数据，其显示的结果会随时随着PCC内部实际数据的变化而改变。依需要编辑各种画面，用以显示设备状态、操作指示、参数设定、动作流程、统计数据、警报讯息、简易报表等。 当报警发生时，报警条件成立，HMI会立即显示相关的信息或简易报表等重要记录。

3 PCC控制系统的软件设计

根据装配工作过程，控制程序通过检测设备的工作状态，依照工作时序，进行逻辑运算，输出控制指令，完成电机运行、各执行元件的控制。

PCC控制系统的软件采用模块程序结构，根据各任务模块的级别设立原则及各任务循环时间的确定原则对本系统进行设计与配置，考虑到各模块的实际执行情况，除操作界面模块和系统初始化模块外，各任务级别的选择和各任务的循环时间如表1所示。具体每一模块的控制程序根据控制信号流程、控制要求和实现方法采用PLC2000高级语言或梯形图来编制。

表1 任务级别的选择和循环时间配置分配表

4 结束语

中性笔自动装配机的工作过程对控制系统的响应速度提出了较高的要求，采用具有实时多任务处理能力的PCC对系统进行控制，并合理设定任务模块级别，在装配机的位置精度、生产效率、加工柔性等方面有了大幅度的提高，同时，对其它文具机械具有一定的借鉴意义和应用价值。

[1] 刘宝珠.浅谈中性笔用墨水的研究与发展[J].中国制笔,2003,3：43-46.

[2] 齐蓉.可编程计算机控制器原理及应用[M].西安：西北工业大学出版社,2002.

[3] 张德荣,陶亦亦.PCC及其在注塑机中的应用[J].苏州职业大学学报,2003,3(14)：44-46.