摘 要：本文介紹了可編程序控制器（PLC）在某導(dǎo)彈裝填系統(tǒng)中的應(yīng)用，闡述了整個(gè)系統(tǒng)的控制要求，給出了系統(tǒng)部分硬件組成和軟件流程圖，突出了PLC系統(tǒng)的可靠性。 關(guān)鍵字：導(dǎo)彈裝填系統(tǒng) PLC 控制 可靠性 Abstract：The application of PLC on missile loading system is introduced in this paper. The controlling requirements of the whole system are described in details , and the structure of the hardware system and the flow chart of the software system is given. The reliability of PLC controlling system is emphasized. Key Words：Missile loading system; PLC ; Control ; Reliability 1 緒論 　　導(dǎo)彈裝填設(shè)備是導(dǎo)彈裝配設(shè)備之一，用于導(dǎo)彈的入箱和出箱操作，它是導(dǎo)彈總裝測(cè)試完成后進(jìn)行入箱作業(yè)、導(dǎo)彈需要排故時(shí)進(jìn)行出箱作業(yè)的重要設(shè)備，其主要功能包括： 　　1）設(shè)備具有能夠?qū)?dǎo)彈安全快速地裝入到彈筒中，以及導(dǎo)彈順利出筒的功能; 　　2）設(shè)備具有雙驅(qū)動(dòng)功能，即電力和人力兩種方式; 　　3）設(shè)備具有保護(hù)功能，當(dāng)推力或者拉力超過(guò)設(shè)置極限時(shí)，設(shè)備自動(dòng)切斷電源，并報(bào)警。 　　常用的電氣控制系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制方式，但由于其存在故障率高、動(dòng)作不可靠、維修困難等缺點(diǎn)，在本系統(tǒng)中不作采用，而作為現(xiàn)今機(jī)電一體化技術(shù)中的首選控制方法——采用可編程序控制器控制來(lái)實(shí)現(xiàn)裝填速度的自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)不僅線路簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)方便且容易現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 2 裝填設(shè)備系統(tǒng)的組成及控制要求 　　2.1主要組成部分 　　由圖1所示，系統(tǒng)由兩部分組成，導(dǎo)彈支撐架和彈筒支撐架，支撐架分別由底座、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、電機(jī)、離合器、手柄等組成，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)彈和彈筒可以分別在其支撐架上沿縱向移動(dòng)，完成裝彈任務(wù)。 [align=center] 圖1 裝填設(shè)備布局圖[/align] 　　2.2系統(tǒng)控制要求 　　導(dǎo)彈裝填設(shè)備要求具有電力和人力驅(qū)動(dòng)雙重功能，其中導(dǎo)彈的移動(dòng)速度分為三檔自由調(diào)節(jié)，通過(guò)控制三速電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而彈箱的移動(dòng)速度僅為單速，同時(shí)兩者應(yīng)根據(jù)控制的需要可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)的直接切換。 　　除了自動(dòng)控制之外，還設(shè)置了手動(dòng)操作，采用手輪機(jī)械驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)電時(shí)的手動(dòng)操作或過(guò)載以及超行程時(shí)的解程動(dòng)作。 3 裝填系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　3.1硬件設(shè)計(jì) 　　3.1.1 PLC選型以及輸入輸出點(diǎn)確定 　　根據(jù)以上控制要求，選用OMRON公司的產(chǎn)品CPM2AH-30CDR-A，其具有緊湊、高速的特點(diǎn)，提供的I/O點(diǎn)數(shù)為30個(gè)，其中18點(diǎn)繼電器輸入和12點(diǎn)繼電器輸出。 [align=center] 圖2 PLC硬件接線圖[/align] 　　本系統(tǒng)PLC基本配置要求有14點(diǎn)開關(guān)量輸入，9點(diǎn)開關(guān)量輸出。圖2為硬件接線圖。其中SB1電源啟動(dòng)開關(guān)，SB2急停開關(guān)，SB3推彈電機(jī)與彈箱電機(jī)選擇開關(guān)，SB4推彈速度轉(zhuǎn)換開關(guān)，SB5點(diǎn)動(dòng)前進(jìn)開關(guān)，SB6點(diǎn)動(dòng)后退開關(guān)，SB7連續(xù)前進(jìn)開關(guān)，SB8連續(xù)后退開關(guān)，SB9過(guò)載壓力信號(hào)輸入，SQ1、SQ2推彈行程極限接近開關(guān)，SQ3、SQ4彈箱行程極限接近開關(guān)，KM1彈箱電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，KM2彈箱電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，KM3推彈電機(jī)低速接觸器，KM4推彈電機(jī)中速接觸器，KM5、KM6推彈電機(jī)高速接觸器，KM7推彈電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，KM8推彈電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，HL1電源指示燈。 　　3.1.2手持控制盒的設(shè)計(jì) 　　根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)手持盒如圖3所示。 [align=center] 圖3 手持盒控制鍵的分布[/align] 　　1）當(dāng)系統(tǒng)要求點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)動(dòng)按鈕按下電機(jī)運(yùn)行，按鈕松開電機(jī)停轉(zhuǎn)。 　　2）當(dāng)系統(tǒng)要求連續(xù)運(yùn)行時(shí)，連續(xù)按鈕按下并持續(xù)3秒后才起作用（此功能通過(guò)梯形圖編程實(shí)現(xiàn)），防止誤操作。 　　3）推彈電機(jī)與彈筒電機(jī)由一個(gè)開關(guān)控制，實(shí)為互鎖，因而保證了手持控制盒不能同時(shí)控制兩臺(tái)電機(jī)。 　　4）當(dāng)選擇推彈電機(jī)時(shí)，若此時(shí)速度檔不在低速檔，則電機(jī)不能動(dòng)作，必須經(jīng)由低速檔才能實(shí)現(xiàn)到中高速檔的過(guò)渡，防止電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大。 　　3.1.3導(dǎo)彈裝填推力和拉力測(cè)試系統(tǒng) 　　為了防止導(dǎo)彈裝卸過(guò)程中推拉力過(guò)大造成的損害，設(shè)計(jì)了過(guò)載保護(hù)裝置，采用單片機(jī)和力傳感器開發(fā)的推拉力檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)試和顯示導(dǎo)彈出入彈筒過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力的大小，其中報(bào)警極限力可根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)置，初設(shè)驅(qū)動(dòng)力極限為5500N，當(dāng)超過(guò)極限時(shí)，壓力信號(hào)傳入PLC，由PLC發(fā)出指令，系統(tǒng)自動(dòng)切斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源，保護(hù)裝填的安全。 [align=center] 圖4 驅(qū)動(dòng)力檢測(cè) 圖5 系統(tǒng)軟件流程圖[/align] 　　3.1.4導(dǎo)彈裝填行程保護(hù)系統(tǒng) 　　在裝填設(shè)備工作中，為了防止推彈和彈箱等操作時(shí)牽引小車超出工作范圍的運(yùn)動(dòng)造成損害，布置4個(gè)接近開關(guān)在導(dǎo)彈與彈箱支撐架的兩端，以采集行程超程信息，并輸入到控制器PLC中，及時(shí)切斷電源，實(shí)現(xiàn)超限保護(hù)。在接近開關(guān)斷開的情況下為手動(dòng)工作方式，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使其反方向脫離極限位置，以使系統(tǒng)能正常工作。 　　3.2軟件設(shè)計(jì) 　　3.2.1 軟件流程圖 　　根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)流程以及控制要求，編寫程序，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和相應(yīng)的執(zhí)行元件的控制，編程軟件采用的是OMRON公司開發(fā)的CX-Programmer V5.0進(jìn)行梯形圖編程，它可在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)梯形圖的編程、監(jiān)視和控制等功能，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。軟件工作流程圖如圖5所示。 　　3.2.2 軟件設(shè)置及操作 　　OMRON CPM2A CPU單元可通過(guò)RS-232C端口與筆記本電腦相連實(shí)現(xiàn)通信。 　　啟動(dòng)CX-Programmer軟件，新建 “裝填控制”文檔，設(shè)置正確的“設(shè)備型號(hào)”與“網(wǎng)絡(luò)類型”后進(jìn)入編程界面，根據(jù)已經(jīng)分配好的I/O表編寫適應(yīng)系統(tǒng)的梯形圖程序，如圖6所示。 　　程序經(jīng)編譯正確后，將程序通過(guò)通信電纜上載到筆記本電腦中，即可運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)PLC控制，若有更改，既可將程序從PLC下載到筆記本電腦中進(jìn)行線下修改，也可在線編輯。 　　3.2.3 編程調(diào)試中常見故障排除 　　1） 筆記本電腦與CPU模塊無(wú)法通訊 　　處理辦法：檢查PLC上CPU的通信開關(guān)是否處于“ON”位;檢查軟件中的外圍端口設(shè)置是否為“RS-232C”模式;更換新通訊電纜或者CPU模塊。 　　2）有輸入信號(hào)，無(wú)輸出信號(hào) 　　處理辦法：重新向CPU內(nèi)灌入程序防止CPU內(nèi)無(wú)程序或程序丟失;檢查PLC是否工作在“運(yùn)行”或“監(jiān)控”狀態(tài)下;檢查程序保證編寫正確無(wú)誤;確保通信無(wú)故障。 　　3）電氣設(shè)備不動(dòng)作 　　處理辦法：檢查輸出接線是否正確;檢查程序中輸入輸出點(diǎn)有無(wú)強(qiáng)制;更換電氣設(shè)備。 [align=center] 圖6梯形圖程序界面[/align] 　　3.3其他防干擾措施 　　1） 電源輸入端采用1：1隔離變壓器以更好地降電噪; 　　2） PLC的供電線采取雙絞線為防止來(lái)自電源線的干擾; 　　3） 電機(jī)動(dòng)力線之間裝有滅弧裝置，防止接觸器觸頭之間產(chǎn)生電弧，達(dá)到防暴目的。 4 結(jié)束語(yǔ) 　　采用OMRON CPM2AH可編程序控制器對(duì)導(dǎo)彈裝填系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，在系統(tǒng)可靠性方面效果顯著，簡(jiǎn)化了操作方法，并且功能靈活化，取得了很好的實(shí)踐成效。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 程周. 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2003 　　[2] 呂金華，江漢紅. 基于PLC的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息. 2005,24:81-82+138 　　[3] CPM2A可編程序控制器操作手冊(cè)，2002 　　[4] 曹輝，霍罡. 可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2003