基于PLC的物件形状差异检测装置研制

耿华++王磊

摘 要 选用CPU314一组特定系统时钟脉冲，并用多组光电开关记录待检测物件以固定速度通过的脉冲数，再经数值转换计算，实时判别出是否有一脉冲数量大于（小于）恒定的脉冲数，即为物件形状存在差异。检测到的废品物件，通过同步移位记录的方式，将信号传递到剔除工步，准确剔除。

【关键词】西门子PLC 移位指令 形状差异检测

1 形状尺寸差异检测的介绍

在本文中，形状差异主要指物件在直线扫描下的尺寸差异。在工业生产流水线上，产品物件的工序传递，普遍采用电气控制输送装置。将探测器安装于输送装置上，扫描检测物件被普遍采用。通过功能丰富的探测器，直线扫描经过的物件，物件视觉可见或不可见的尺寸變化，就可准确检测出来。诸如包装箱的包装未完成缺陷品，包装盒内物件缺件等。如图1为我卷烟生产车间，产品包装的缺陷品及探测器扫描过程示意图。图中可以看出，条盒包装内少件，在金属探测器的直线扫描下其尺寸变化与合格品相比非常显著；成品烟箱（50条装）的封装未完成，称“烟箱开口”，在光电探测器的照射下，投影尺寸的变化与合格品相比非常显著。

本文主要针对烟箱开口检测展开研制。在封箱设备的封箱过程中，偶尔会产生未粘贴透明胶带的烟箱，即为“烟箱开口”，其发生概率在0.1%左右，“烟箱开口”流入下到工序会造成诸多的不便，尤其会堵塞烟箱输送的关联设备。

2 烟箱形状差异检测S7300PLC程序原理

烟箱在输送带上运动是以一定恒定速度v运动的。我们选用西门子S7 CPU314的时钟脉冲的一脉冲值p（10次/s），当一合格烟箱的长度L1通过光电开关的扫描时，得到的脉冲数量为n1=vpL1。而“烟箱开口”的投影长度L2必定会大于L1，其脉冲数量n2=vpL2。为此我们围绕n2与n1的读取，判定n2，n1的大小关系编写S7PLC程序，即可检测出烟箱的开口。即，当n2>n1时判定为烟箱开口。

3 基于PLC的烟箱开口检测装置的设计

烟箱开口检测装置，包括烟箱投影尺寸差异判定和开口烟箱剔除两部分。根据车间相关设备布局方式，综合研判在烟箱输送带上设计了烟箱开口检测装置的摆放布局。图2为烟箱开口检测装置布局示意图。

如图2所示，光电开关L形支架用于安装对烟箱进行立体扫描的3个光电开关，完成烟箱投影尺寸差异判定。在对烟箱检测做出不合格判定后，将剔除指令移位传递到剔除机构上并剔除。同步轮盘用于记录剔除指令的移位步数。

3.1 S7300PLC烟箱投影尺寸差异判定的程序编写

本文中S7300PLC程序的硬件配置为CPU314、DISM321、DOSM322。在L形支架上安装两组光电开关。一组安装于烟箱的上方，扫描烟箱的垂直投影长度；另一个镜反光电开关安装于烟箱侧面，扫描其侧面投影长度，如此可全方位检测烟箱的形状异常。

图3中M0.0为CPU314属性里内的时钟存储器字位，在CPU运行中，恒定给出10次/秒的脉冲值。当烟箱在输送带上通过光电开关的扫描时，计数器C0、C1分别记录下烟箱侧面、正面所产生的脉冲数量。镜反光电开关（I0.1）扫射烟箱侧面的中心线，所得出的脉冲数量n1可以作为烟箱的标准脉冲值，用来和C1所得出的n2做判定比较。本文中，合格烟箱的标准脉冲值经长期测试，选定为一个恒定值N。当侧面扫描得出的n1>N时，判定烟箱侧盖打开；当正面扫描得出的n2>N时，判定烟箱正面大盖打开。

计数器C0、C1扫描得出的数据类型为BCD类型，为提高检测精度，文中将其进行了数据类型转换，转换为实数类型。转换后的数据分别与测试得出的恒定比较值N=11.9相比较。

3.2 剔除指令到剔除机构同步移位

从图2看出，由于检测机构到剔除机构约有5米的距离，当检测到开口烟箱发出剔除指令，会将处在剔除机构位置处的好烟箱剔除，造成误剔。因此需要在程序内编写剔除指令的记录与移位，即：如图4所示。将剔除指令“1”写入“磁带”。当“1”在脉冲轮盘的驱动下，自左向右移至指定读取位置时，剔除机构动作，将费烟箱剔除。

本文的剔除机构由电机、气缸、辊筒、杠杆架组成。。电机，气缸、辊筒安装于杠杆架上，当剔除机构得到剔除信号时，气缸、电机同时动作。气缸得电下顶，将杠杆架撬起。同时电机驱动辊筒转动将烟箱拨出输送带。

4 小结

本文立足于车间生产实际，研制的检测装置确实有效地改善了产品生产过程中的监控环节，取得了良好的使用效益。本文研制的检测装置，基于S7 300的稳定的程序控制，具有检测灵敏，剔除准确的优点。针对物件尺寸变化的检测，本文提出了一种光电扫描的检测方法，并制作了完整的检测装置，在相类似的产品质量管控上提供了一种参考。

参考文献

[1]廖常初.S7 300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2013.

作者单位

红云红河集团曲靖卷烟厂 云南省曲靖市 655001