关键字：导弹装填系统 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 绪论
导弹装填设备是导弹装配设备之一，用于导弹的入箱和出箱操作，它是导弹总装测试完成后进行入箱作业、导弹需要排故时进行出箱作业的重要设备，其主要功能包括：
1）设备具有能够将导弹安全快速地装入到弹筒中，以及导弹顺利出筒的功能;
2）设备具有双驱动功能，即电力和人力两种方式;
3）设备具有保护功能，当推力或者拉力超过设置极限时，设备自动切断电源，并报警。
常用的电气控制系统采用继电器-接触器控制方式，但由于其存在故障率高、动作不可靠、维修困难等缺点，在本系统中不作采用，而作为现今机电一体化技术中的首选控制方法——采用可编程序控制器控制来实现装填速度的自动控制，控制系统不仅线路简单、可靠性高、维护方便且容易现场调试。
2 装填设备系统的组成及控制要求
2.1主要组成部分
由图1所示，系统由两部分组成，导弹支撑架和弹筒支撑架，支撑架分别由底座、直线滚动导轨、电机、离合器、手柄等组成，通过驱动机构，导弹和弹筒可以分别在其支撑架上沿纵向移动，完成装弹任务。
图1 装填设备布局图
2.2系统控制要求
导弹装填设备要求具有电力和人力驱动双重功能，其中导弹的移动速度分为三档自由调节，通过控制三速电机来实现，而弹箱的移动速度仅为单速，同时两者应根据控制的需要可进行点动与连动的直接切换。
除了自动控制之外，还设置了手动操作，采用手轮机械驱动，以实现无电时的手动操作或过载以及超行程时的解程动作。
3 装填系统设计
3.1硬件设计
3.1.1 PLC选型以及输入输出点确定
根据以上控制要求，选用OMRON公司的产品CPM2AH-30CDR-A，其具有紧凑、高速的特点，提供的I/O点数为30个，其中18点继电器输入和12点继电器输出。
图2 PLC硬件接线图
本系统PLC基本配置要求有14点开关量输入，9点开关量输出。图2为硬件接线图。其中SB1电源启动开关，SB2急停开关，SB3推弹电机与弹箱电机选择开关，SB4推弹速度转换开关，SB5点动前进开关，SB6点动后退开关，SB7连续前进开关，SB8连续后退开关，SB9过载压力信号输入，SQ1、SQ2推弹行程极限接近开关，SQ3、SQ4弹箱行程极限接近开关，KM1弹箱电机正转接触器，KM2弹箱电机反转接触器，KM3推弹电机低速接触器，KM4推弹电机中速接触器，KM5、KM6推弹电机高速接触器，KM7推弹电机正转接触器，KM8推弹电机反转接触器，HL1电源指示灯。
3.1.2手持控制盒的设计
根据控制要求，设计手持盒如图3所示。
图3 手持盒控制键的分布
1）当系统要求点动运行时，点动按钮按下电机运行，按钮松开电机停转。
2）当系统要求连续运行时，连续按钮按下并持续3秒后才起作用（此功能通过梯形图编程实现），防止误操作。
3）推弹电机与弹筒电机由一个开关控制，实为互锁，因而保证了手持控制盒不能同时控制两台电机。
4）当选择推弹电机时，若此时速度档不在低速档，则电机不能动作，必须经由低速档才能实现到中高速档的过渡，防止电机启动电流过大。
3.1.3导弹装填推力和拉力测试系统
为了防止导弹装卸过程中推拉力过大造成的损害，设计了过载保护装置，采用单片机和力传感器开发的推拉力检测系统，实时测试和显示导弹出入弹筒过程中的驱动力的大小，其中报警极限力可根据需要进行实时调整设置，初设驱动力极限为5500N，当超过极限时，压力信号传入PLC，由PLC发出指令，系统自动切断驱动电机电源，保护装填的安全。
图4 驱动力检测
图5 系统软件流程图
3.1.4导弹装填行程保护系统
在装填设备工作中，为了防止推弹和弹箱等操作时牵引小车超出工作范围的运动造成损害，布置4个接近开关在导弹与弹箱支撑架的两端，以采集行程超程信息，并输入到控制器PLC中，及时切断电源，实现超限保护。在接近开关断开的情况下为手动工作方式，转动手柄使其反方向脱离极限位置，以使系统能正常工作。
3.2软件设计
3.2.1 软件流程图
根据系统的运动流程以及控制要求，编写程序，实现电机运转和相应的执行元件的控制，编程软件采用的是OMRON公司开发的CX-Programmer V5.0进行梯形图编程，它可在Windows系统下运行，可实现梯形图的编程、监视和控制等功能，保证了系统的稳定性和精确性。软件工作流程图如图5所示。
3.2.2 软件设置及操作
OMRON CPM2A CPU单元可通过RS-232C端口与笔记本电脑相连实现通信。
启动CX-Programmer软件，新建 “装填控制”文档，设置正确的“设备型号”与“网络类型”后进入编程界面，根据已经分配好的I/O表编写适应系统的梯形图程序，如图6所示。
程序经编译正确后，将程序通过通信电缆上载到笔记本电脑中，即可运行程序实现PLC控制，若有更改，既可将程序从PLC下载到笔记本电脑中进行线下修改，也可在线编辑。
3.2.3 编程调试中常见故障排除
1） 笔记本电脑与CPU模块无法通讯
处理办法：检查PLC上CPU的通信开关是否处于“ON”位;检查软件中的外围端口设置是否为“RS-232C”模式;更换新通讯电缆或者CPU模块。
2）有输入信号，无输出信号
处理办法：重新向CPU内灌入程序防止CPU内无程序或程序丢失;检查PLC是否工作在“运行”或“监控”状态下;检查程序保证编写正确无误;确保通信无故障。
3）电气设备不动作
处理办法：检查输出接线是否正确;检查程序中输入输出点有无强制;更换电气设备。
图6梯形图程序界面
3.3其他防干扰措施
1） 电源输入端采用1：1隔离变压器以更好地降电噪;
2） PLC的供电线采取双绞线为防止来自电源线的干扰;
3） 电机动力线之间装有灭弧装置，防止接触器触头之间产生电弧，达到防暴目的。
4 结束语
采用OMRON CPM2AH可编程序控制器对导弹装填系统进行自动控制，在系统可靠性方面效果显著，简化了操作方法，并且功能灵活化，取得了很好的实践成效。
参考文献：
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