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【摘要】 本文利用中小型可编程控制器（PLC）对公司产品出厂实现自动计数控制，提高企业经济效益。
【关键词】 可编程控制器（PLC）；计数； 产品出厂
1 问题引出
全球经济的飞速发展使整个社会进入了一个全新的信息时代，信息技术在自动控制也得到了充分的利用。智能仪表控制系统，可编程控制器（PLC），集散控制系统等控制系统已经成为如今生产工业中不可缺少的元素。本文来源于公司产品出厂自动计数控制系统，使用三菱MITSUBISHI FX2n PLC和MITSUBISHI F930GOT触摸屏，来改善自动设备监控质量，实现自动计数。
公司年产产品的出厂分为火车、汽车、轮船三种运输方式。目前国内同类装置的火车运输都是把产品先送至火车库，然后入库码堆，点数，最后装上火车出厂。如用人工计数不仅繁琐而且容易出错，同时公司生产装置火车库受所在位置的场地限制，库容空间较小、如果生产产品量大，产品点包要投入更多的人力、物力费用，同时也增加了工人的劳动强度，提高了产品成本，对经济效益有极大的影响。实现产品出厂自动计数，可降低工人的劳动强度，降低生产成本，提高经济效益。由此可见实施自动计数控制监控设备的重要性和必须性。
2 解决问题的方法
实现计数有人工计数法已淘汰，自动计数法也有好几种，利用小型PLC控制系统计数法，可用于I/O点数少的控制系统，投资成本低。如产品出厂自动计数现场控制点较少就可利用中小型PLC实现。本文采用的是三菱MITSUBISHI FX2n PLC控制系统。
3 自动计数控制系统
3.1 工艺介绍。
为了适应现代化工业生产的需要，公司产品入火车库采用了袋装产品入库（两个溜槽）和火车装载出厂（十六个溜槽）两部分组成。在每一个溜槽上装有测速齿轮、测速齿轮故障检测装置和光电检测装置，在测速齿轮里装有OMRON继电器和7齿叶片组成的切光器检测系统，当产品包装袋从溜槽滑下经过切光器检测装置和光电检测装置时，发出信号给可编程控制器，可编程控制器对输入的信号进行判断并计算，将最终的运算结果通过RS-485接口传给操作室触摸屏，通过触摸屏进行人机对话达到自动计数的功能。当十六个溜槽中某一个溜槽的测速齿轮发生故障时，联锁停该溜槽电机，此溜槽停止成品火车运输。成品装载火车流程图如下图3.1所示。
整个系统是由PLC可编程序控制器控制运行。实现系统的自动运行，停止运行程序， PLC 是整个系统的核心部分。根据现场的实际情况和工艺监控的需要，1至4号溜槽计数用一套PLC和人机界面，5至8号溜槽计数用一套PLC和人机界面，9至12号溜槽计数用一套PLC和人机界面，13至16号溜槽计数用一套PLC和人机界面。现场共有四套PLC和人机界面类型相同，下面以其中的1至4号溜槽计数使用的一套PLC和人机界面为例，介绍控制作用，随后的所有章节内容皆以本套PLC为例介绍。自动计数控制系统原理图如下图3.2所示（1至4号溜槽计数）
3.2 计设要求
3.2.1 设计步骤
本控制系统是实现产品火车出厂自动计数，设计步骤如下：
1、熟悉工艺控制过程、要求，并确定控制方案；
2、检测仪表、可编程控制器及触摸屏选型；
3、编制可编程控制器输入输出表；
4、编制可编程控制器梯形图程序；
3.2.2 实现功能
要求用可编程控制器、触摸屏实现如下功能：
1、系统实现成品出厂自动计数。
2、系统实现测速齿轮故障时，自动联锁停止运输。
4 实现自动计数控制
4.1 控制要求。
在熟悉工艺流程基础上，确定系统的自动计数控制方案。整个系统是由PLC可编程控制器控制运行，实现系统的自动计数、联锁停止运行功能，以其中的1至4号溜槽计数的PLC为例，若1至4号溜槽中任一溜槽上有产品包通过时，该溜槽的切光器检测信号和光电开关信号送至PLC，表示此溜槽上有产品包通过，PLC计数器启动计数，当1至4号溜槽中任一溜槽的测速齿轮故障时，故障信号送至PLC，PLC通过内部运算，输出信号，联锁停止有故障的溜槽电机，停止该溜槽成品运输。
4.2 硬件配置。
本设计选用三菱FX2n类型PLC和F930GOT触摸屏。以其中的1至4号溜槽计数的PLC为例，根据图3.2自动计数控制系统原理图设计出PLC结构图。输入信号都是一些开关量，有1至4号溜槽的光电开关信号、1至4号溜槽的测速齿轮故障信号、溜槽電机启动、停止信号、计数器复位信号，切光器信号。输出信号有停1至4号溜槽电机信号、计数器计满复位指示灯信号。PLC通过 RS-485通信模块FX2N-485-BD与F930GOT触摸屏连接。
4.3 根据系统的控制编写I/O分配表如下：
该套PLC系统包含了24个输入点，8个输出点，考虑到I/O点数15%-20%的备用量，所以选用了三菱FX2n-64MR（32个输入点，32个输出点）。
4.4 根据 I/O分配表，画出自动计数控制系统接线示意图如图4.1所示。
图4.1 自动计数控制系统接线示意图
F930GOT系列是人机界面与编程器二合为一的新型触摸显示器，它可在触摸屏上直接对PLC进行监控及编程。
4.3 自动计数控制系统梯形图程序。
PLC自动计数控制系统包括1至4号溜槽的自动计数程序和1至4号溜槽电动机联锁停止程序。以1号溜槽的程序为例，其余溜槽程序同1号溜槽程序。
1、1号溜槽自动计数程序
该自动计数程序检测装置含有切光器检测系统和光电检测装置，实现溜槽上有产品包经过时准确计数。当溜槽上有产品包经过时，切光器检测系统X020接通，脉冲计数器C4开始计数，计数器C4数值即为产生的脉冲个数，对产生的脉冲个数分成三个区间，脉冲个数大于等于4且小于等于20，表示溜槽上经过的是单包产品包，辅助继电器M1接通，M1和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加1；脉冲个数大于等于24且小于等于34，表示溜槽上经过的是二连包产品包，辅助继电器M4接通，M4和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加2；脉冲个数大于35，表示溜槽上经过的是三连包产品包，辅助继电器M8接通，M8和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加3。计包计数器C0计数值达到设定值100时，触点动作，Y004接通，计数器指示灯亮，可以用X004手动复位计数器C0。每一次产品包经过光电开光X000计数完成后，自动复位脉冲计数器C4、辅助继电器M1、M4、M8。该程序是将每包的误差固定在三个程序段中，是线性误差，并可经过调试将误差的影响降到最低，也克服了叠包的干扰，达到了准确计数的目的。
图4.2 自动计数程序
图4.3 溜槽电机联锁停止程序
2、1号溜槽溜槽电机联锁停止程序
该程序是为了实现溜槽测速齿轮故障时，联锁停溜槽电机。当按下溜槽电机启动按钮X008，通过辅助继电器M100，启动自锁，溜槽电机启动，当按下溜槽电机停止按钮X012，溜槽电机停止运行。溜槽电机正常运行时，若检测到溜槽的测速齿轮故障X016，则继电器M100动作，输出Y000停止溜槽电机，溜槽停止运输。
5 小型PLC实现自动计数带来的经济效益
成品火车出厂计数投用该自动计数控制系统后，节约了生产成本，提高了经济效益，一年减少的转运费用和管理人员费用可达到215万元人民币，费用计算如下。
5.1 节约年转运费用:
年产产品52万吨。按每年实际生产50万吨，其中50%生产量由火车出厂，每吨转运费7元计算，根据公式W=P×σ×I可算出一年减少的转运费。
W=P×σ×I
=500000×50%×7
=175万元
其中W表示年转运费，P表示实际年产产品量，σ表示火车出厂产品量比例，I表示每吨产品转运费
5.2 减少成品管理人员费用
按减少人数八人计算，企业需付出工资及各种福利按每人每年5万元计算，根据公式M=N×R可算出一年减少管理人员费用。
M =N×R
=8×5
=40万元
其中M表示总年费用，N表示总人数，R表示个人年费用
6 小结
本文只是PLC顺序控制当中的计数控制的一个小例，事实上当前PLC已得到广泛的应用，主要应用有1．用于顺序控制2．用于过程控制3．用于运动控制4．用于信息控制5．用于远程控制。前三个是为了使不同的系统都能实现自动化。信息控制是为了实现信息化，其目的是使自动化能建立在信息化的基础上，实现管理与控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。然而，随着自动化、信息化及远程化的推进，系统将越来越复杂。为此，还必须实现这些控制进行控制。否则，一旦情況变化，或出现故障，而又不能及时应对，所有这些控制带来的效益将化为乌有。恰恰是PLC，有对这些控制进行控制的能力。PLC是靠处理信息实施控制，PLC又有很多自诊断功能。充分利用PLC这两个优势，使PLC在实施上述控制时，具有一定的自适应、自诊断的能力，在实现自动化、信息化及远程化之后，再实现智能化。这也是这些控制发展必然趋势。
当然，能够完成这么多控制手段不仅仅是PLC，但是，PLC已成为其中的主角这是公认的趋势。
参考文献
［1］ 徐科军．传感器与检测技术．北京：电子工业出版社，2004.9
［2］ 廖常初．可编程控制器的编程方法与工程应用． 重庆： 重庆大学出版社， 2000.8
［3］ 马云锋，樊俊秀．PLC系统设计分析． 自动化技术与应用 ， 2006.2
［4］ 翁唯勤. 过程控制系统及工程 . 北京： 化学工业出版社，2002年
［5］ 张凤珊．电气控制及可编程序控制器. 北京：中国轻工业出版社，2001年
【关键词】 可编程控制器（PLC）；计数； 产品出厂
1 问题引出
全球经济的飞速发展使整个社会进入了一个全新的信息时代，信息技术在自动控制也得到了充分的利用。智能仪表控制系统，可编程控制器（PLC），集散控制系统等控制系统已经成为如今生产工业中不可缺少的元素。本文来源于公司产品出厂自动计数控制系统，使用三菱MITSUBISHI FX2n PLC和MITSUBISHI F930GOT触摸屏，来改善自动设备监控质量，实现自动计数。
公司年产产品的出厂分为火车、汽车、轮船三种运输方式。目前国内同类装置的火车运输都是把产品先送至火车库，然后入库码堆，点数，最后装上火车出厂。如用人工计数不仅繁琐而且容易出错，同时公司生产装置火车库受所在位置的场地限制，库容空间较小、如果生产产品量大，产品点包要投入更多的人力、物力费用，同时也增加了工人的劳动强度，提高了产品成本，对经济效益有极大的影响。实现产品出厂自动计数，可降低工人的劳动强度，降低生产成本，提高经济效益。由此可见实施自动计数控制监控设备的重要性和必须性。
2 解决问题的方法
实现计数有人工计数法已淘汰，自动计数法也有好几种，利用小型PLC控制系统计数法，可用于I/O点数少的控制系统，投资成本低。如产品出厂自动计数现场控制点较少就可利用中小型PLC实现。本文采用的是三菱MITSUBISHI FX2n PLC控制系统。
3 自动计数控制系统
3.1 工艺介绍。
为了适应现代化工业生产的需要，公司产品入火车库采用了袋装产品入库（两个溜槽）和火车装载出厂（十六个溜槽）两部分组成。在每一个溜槽上装有测速齿轮、测速齿轮故障检测装置和光电检测装置，在测速齿轮里装有OMRON继电器和7齿叶片组成的切光器检测系统，当产品包装袋从溜槽滑下经过切光器检测装置和光电检测装置时，发出信号给可编程控制器，可编程控制器对输入的信号进行判断并计算，将最终的运算结果通过RS-485接口传给操作室触摸屏，通过触摸屏进行人机对话达到自动计数的功能。当十六个溜槽中某一个溜槽的测速齿轮发生故障时，联锁停该溜槽电机，此溜槽停止成品火车运输。成品装载火车流程图如下图3.1所示。
整个系统是由PLC可编程序控制器控制运行。实现系统的自动运行，停止运行程序， PLC 是整个系统的核心部分。根据现场的实际情况和工艺监控的需要，1至4号溜槽计数用一套PLC和人机界面，5至8号溜槽计数用一套PLC和人机界面，9至12号溜槽计数用一套PLC和人机界面，13至16号溜槽计数用一套PLC和人机界面。现场共有四套PLC和人机界面类型相同，下面以其中的1至4号溜槽计数使用的一套PLC和人机界面为例，介绍控制作用，随后的所有章节内容皆以本套PLC为例介绍。自动计数控制系统原理图如下图3.2所示（1至4号溜槽计数）
3.2 计设要求
3.2.1 设计步骤
本控制系统是实现产品火车出厂自动计数，设计步骤如下：
1、熟悉工艺控制过程、要求，并确定控制方案；
2、检测仪表、可编程控制器及触摸屏选型；
3、编制可编程控制器输入输出表；
4、编制可编程控制器梯形图程序；
3.2.2 实现功能
要求用可编程控制器、触摸屏实现如下功能：
1、系统实现成品出厂自动计数。
2、系统实现测速齿轮故障时，自动联锁停止运输。
4 实现自动计数控制
4.1 控制要求。
在熟悉工艺流程基础上，确定系统的自动计数控制方案。整个系统是由PLC可编程控制器控制运行，实现系统的自动计数、联锁停止运行功能，以其中的1至4号溜槽计数的PLC为例，若1至4号溜槽中任一溜槽上有产品包通过时，该溜槽的切光器检测信号和光电开关信号送至PLC，表示此溜槽上有产品包通过，PLC计数器启动计数，当1至4号溜槽中任一溜槽的测速齿轮故障时，故障信号送至PLC，PLC通过内部运算，输出信号，联锁停止有故障的溜槽电机，停止该溜槽成品运输。
4.2 硬件配置。
本设计选用三菱FX2n类型PLC和F930GOT触摸屏。以其中的1至4号溜槽计数的PLC为例，根据图3.2自动计数控制系统原理图设计出PLC结构图。输入信号都是一些开关量，有1至4号溜槽的光电开关信号、1至4号溜槽的测速齿轮故障信号、溜槽電机启动、停止信号、计数器复位信号，切光器信号。输出信号有停1至4号溜槽电机信号、计数器计满复位指示灯信号。PLC通过 RS-485通信模块FX2N-485-BD与F930GOT触摸屏连接。
4.3 根据系统的控制编写I/O分配表如下：
该套PLC系统包含了24个输入点，8个输出点，考虑到I/O点数15%-20%的备用量，所以选用了三菱FX2n-64MR（32个输入点，32个输出点）。
4.4 根据 I/O分配表，画出自动计数控制系统接线示意图如图4.1所示。
图4.1 自动计数控制系统接线示意图
F930GOT系列是人机界面与编程器二合为一的新型触摸显示器，它可在触摸屏上直接对PLC进行监控及编程。
4.3 自动计数控制系统梯形图程序。
PLC自动计数控制系统包括1至4号溜槽的自动计数程序和1至4号溜槽电动机联锁停止程序。以1号溜槽的程序为例，其余溜槽程序同1号溜槽程序。
1、1号溜槽自动计数程序
该自动计数程序检测装置含有切光器检测系统和光电检测装置，实现溜槽上有产品包经过时准确计数。当溜槽上有产品包经过时，切光器检测系统X020接通，脉冲计数器C4开始计数，计数器C4数值即为产生的脉冲个数，对产生的脉冲个数分成三个区间，脉冲个数大于等于4且小于等于20，表示溜槽上经过的是单包产品包，辅助继电器M1接通，M1和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加1；脉冲个数大于等于24且小于等于34，表示溜槽上经过的是二连包产品包，辅助继电器M4接通，M4和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加2；脉冲个数大于35，表示溜槽上经过的是三连包产品包，辅助继电器M8接通，M8和光电开关X000都接通时，计包计数器C0计数值增加3。计包计数器C0计数值达到设定值100时，触点动作，Y004接通，计数器指示灯亮，可以用X004手动复位计数器C0。每一次产品包经过光电开光X000计数完成后，自动复位脉冲计数器C4、辅助继电器M1、M4、M8。该程序是将每包的误差固定在三个程序段中，是线性误差，并可经过调试将误差的影响降到最低，也克服了叠包的干扰，达到了准确计数的目的。
图4.2 自动计数程序
图4.3 溜槽电机联锁停止程序
2、1号溜槽溜槽电机联锁停止程序
该程序是为了实现溜槽测速齿轮故障时，联锁停溜槽电机。当按下溜槽电机启动按钮X008，通过辅助继电器M100，启动自锁，溜槽电机启动，当按下溜槽电机停止按钮X012，溜槽电机停止运行。溜槽电机正常运行时，若检测到溜槽的测速齿轮故障X016，则继电器M100动作，输出Y000停止溜槽电机，溜槽停止运输。
5 小型PLC实现自动计数带来的经济效益
成品火车出厂计数投用该自动计数控制系统后，节约了生产成本，提高了经济效益，一年减少的转运费用和管理人员费用可达到215万元人民币，费用计算如下。
5.1 节约年转运费用:
年产产品52万吨。按每年实际生产50万吨，其中50%生产量由火车出厂，每吨转运费7元计算，根据公式W=P×σ×I可算出一年减少的转运费。
W=P×σ×I
=500000×50%×7
=175万元
其中W表示年转运费，P表示实际年产产品量，σ表示火车出厂产品量比例，I表示每吨产品转运费
5.2 减少成品管理人员费用
按减少人数八人计算，企业需付出工资及各种福利按每人每年5万元计算，根据公式M=N×R可算出一年减少管理人员费用。
M =N×R
=8×5
=40万元
其中M表示总年费用，N表示总人数，R表示个人年费用
6 小结
本文只是PLC顺序控制当中的计数控制的一个小例，事实上当前PLC已得到广泛的应用，主要应用有1．用于顺序控制2．用于过程控制3．用于运动控制4．用于信息控制5．用于远程控制。前三个是为了使不同的系统都能实现自动化。信息控制是为了实现信息化，其目的是使自动化能建立在信息化的基础上，实现管理与控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。然而，随着自动化、信息化及远程化的推进，系统将越来越复杂。为此，还必须实现这些控制进行控制。否则，一旦情況变化，或出现故障，而又不能及时应对，所有这些控制带来的效益将化为乌有。恰恰是PLC，有对这些控制进行控制的能力。PLC是靠处理信息实施控制，PLC又有很多自诊断功能。充分利用PLC这两个优势，使PLC在实施上述控制时，具有一定的自适应、自诊断的能力，在实现自动化、信息化及远程化之后，再实现智能化。这也是这些控制发展必然趋势。
当然，能够完成这么多控制手段不仅仅是PLC，但是，PLC已成为其中的主角这是公认的趋势。
参考文献
［1］ 徐科军．传感器与检测技术．北京：电子工业出版社，2004.9
［2］ 廖常初．可编程控制器的编程方法与工程应用． 重庆： 重庆大学出版社， 2000.8
［3］ 马云锋，樊俊秀．PLC系统设计分析． 自动化技术与应用 ， 2006.2
［4］ 翁唯勤. 过程控制系统及工程 . 北京： 化学工业出版社，2002年
［5］ 张凤珊．电气控制及可编程序控制器. 北京：中国轻工业出版社，2001年