1、前言

隨著可編程控制器（簡稱PLC：ProgrammablelogicController）的從無到有，功能從弱到強，應用領域從小到大，其已經成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。

1.1 PLC應用的必要性

棉花異纖清除機作為一種在線清除棉花中異纖的設備，其主要作用是代替人工挑揀棉花中所含的各類異纖，從而保證紗線的質量。棉花異纖清除機作為一種生產質量控制設備，其運行的穩(wěn)定性和設備的可操作性是首要要求。第一，一旦設備運行不正常不僅會影響產量，還會造成紗線質量下降，因此，設備的控制單元必須選用可靠性高的器件。第二，設備自身的操作方法以及與生產線其他設備的級聯(lián)控制方式，需要適應紡織廠工人的操作習慣，盡可能做到一鍵式啟動、停止?；谝陨闲枨?，棉花異纖清除機采用PLC作為邏輯控制單元能夠很好的滿足設備的設計要求。

1.2 NA200系列PLC的特點

作為小型一體化PLC 產品，NA200PLC包括一個單獨的CPU模塊，以及各種可供選擇的功能擴展模塊，無論是獨立運行，還是相互連接構成網絡，均可以實現(xiàn)強大而復雜的控制功能。該系列PLC具有以下特點：①可靠性高，抗干擾能力強，適合各種工業(yè)現(xiàn)場的使用。②配套齊全，功能完善，適用性強。CPU本體具有多種I/O規(guī)格可以選用，還具備高速計數(shù)、定時、標準RS232和RS485接口。多種擴展模塊可供選擇。③支持梯形圖（LD）、指令列表（IL）、功能塊圖（FBD）、順序流程圖（SFC）和結構化文本（ST）五種語言編程，易學易用。④標準的Modbus RTV通訊協(xié)議，可以很方便的與計算機組成控制網絡。⑤輸入輸出端口分組設計，可以適應不同電氣性能的使用。⑥安裝方便，支持平面安裝和DIN導軌安裝。⑦體積小，重量輕，能耗低。⑧高性價比，在棉花異纖清除機中使用，既可以滿足設備的需求，又能夠降低設計成本。

2、設備概況及系統(tǒng)組成

棉花異纖清除機是一種能在線檢測并剔除棉花中有害雜質的集機、光、電、氣于一體的自動化電子設備，可無縫接入到前紡工序中。設備主要包括前級輸棉風機、打手電機、羅拉電機、吸廢棉風機、光源系統(tǒng)、高速相機、大規(guī)模集成處理板卡、工控機和高速氣閥等，各部分負載類型不同，所需電壓不同，對電源穩(wěn)定程度的要求也不同；其啟動流程為：首先啟動工控機，20秒后啟動光源系統(tǒng)，工控機啟動完成后啟動吸廢棉風機，然后啟動打手電機，待打手轉速正常后，啟動羅拉電機，啟動前級輸棉風機，最后啟動相機、板卡，最后設備自動進入運行狀態(tài)。另外，設備安裝與紡織廠的生產線中，采用統(tǒng)一的供電線路和控制中心，來進行整條生產線的啟動及故障報警等。生產線啟動時，首先啟動濾塵系統(tǒng)，然后啟動后級梳棉設備，接著啟動異纖清除機，最后啟動前級開棉機，整條生產線開始過棉生產。

基于以上工藝設計要求，系統(tǒng)采用PLC進行啟停邏輯控制。系統(tǒng)組成由南大奧拓CPU201-4002的PLC、中間繼電器、工控機、RS232通訊電纜和異纖清除機的輸入輸出開關等構成，其中PLC主要負責接收生產線開啟信號，對棉花異纖清除機進行電氣邏輯控制，同時完成光源壽命計時統(tǒng)計、打手電機轉速測量以及與工控機進行Modbus RTV通訊。系統(tǒng)硬件組成如圖1所示：



圖1 系統(tǒng)組成

3、軟件功能設計

3.1硬件配置及端口設定

在系統(tǒng)設計之前，根據(jù)其復雜程度，從經濟性、可靠性等方面考慮，選擇NA-200PLC作為棉花異纖清除機控制系統(tǒng)的控制主機。PLC采用220V交流供電，本體具有24個數(shù)字量輸入點（可設計為源型或漏型輸入）和16個數(shù)字量繼電器輸出點，CPU內部集成兩個RS232（Modbus RTV）、128K程序存儲空間和8K掉電保持存儲空間、4通道的高速單相計數(shù)器。具體PLC的I/O分配如圖2所示。



圖2 PLC外部I/O分配

3.2 PLC內部資源分配

在設計程序過程中，會使用到許多中間繼電器、寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前先列出可能用到的軟元件，現(xiàn)將與上位機通訊及關鍵元件進行規(guī)定，如表1所示。