风琴发音弹簧片的频率校验

谢幸福

【摘 要】此设计是针对乐器制造单位，自动检测发音弹簧片震荡一周期的时间，自动加工打磨后的震荡时间与标准值参考值相比较，在其允许误差范围内，属于标准件，否则就属于次品。原先是人工打磨，采用专用测试仪器，对待测试发音键进行检测，人工检测得到结果后，再进行人为的挑选、手动加工。如此，会大大浪费人工成本，误差概率极大，导致发音音律失真，影响音质，使得单位出成品率低，效率低，产品质量得不到保证，从而有损公司形象。为了提高生产效率、提高产品质量，我也参与商讨并负责本套设备的电控部分。

【关键词】发音弹簧片;检测;自动加工;自动挑选

一、概述

时下的社会发展超快，进步每天都得有，但是小进步也有可能会排在落后的队伍里去，因为别人的快速发展会远远的将小进步甩在身后。现代的企业快速发展，有外在的业务因素，但也肯定有单位生产的内在因素，内在因素有总经理的发展理念、有公司执行人员的全力支持，还要有先进的生产设备，如果生产设备不到位，那么公司即使所有的软件（包括管理、人才）都很优秀，但就是出不了成品，那也是白搭。所以保证公司的稳步前行条件之一，就是要有先进的、稳定、可靠的设备作为生产保障。

本套设备已经初步研制成功并运用于实践，现在处于试生产阶段，效果显著;根据实际生产需求，后期将会对其进行升级处理。本套设备应用之后，其检测、加工速度明显提高，大大节约人工成本、提高生产效率、保证产品合格率。

二、设计初步思想

本套设备使用到西门子S7-1200系列PLC，CPU为1214C，采用西门子7寸触摸屏进行人机对话，采用的光纤传感器进行频率检测，另外选择SMC的速动电磁阀进行高压开启加工的控制操作。

本套设备一共4个工位，4工位均摆放标准样品，由气缸推进到位，先开启低压压缩空气进行震荡采样，将每个工位的标准值进行读取并保存在PLC存储器内，通过触摸屏显示出标准采样值，即震荡一次所需要的周期值。然后退出样品，将检测件放入加工位，按下自动加工，气缸将检测件送至检测工位，先吹低压进行采样，将采样值与标准值进行比较，如果低压当前值低于标准值，即低压当前周期值小于标准周期值，则说明被测弹簧片震荡一次的时间更短，若不在允许误差范围内，该被测件属于次品，因为弹簧片薄了，发出的音质将会刺耳。此时触摸屏发出报警，提示产品不合格。若低压当前周期值大于标准周期值，说明被测件震荡一周期时间大于标准值，被测件比较厚重，需要加工打磨，采用10ms高压运行时间进行间隙性比较，比较出来的值要在其允许误差范围内，允许误差可以人工设置正负值。

三、运用的技术

1、高速计数器具有“计数”、“周期”、“频率”和“Motion Control”4种计数类型。前3中均在硬件组态中进行配置，后一种需要在运动控制工艺对象中组态，对于本案例中，选择数据类型为“周期”。

PLC采集震荡频率，在高速计数器中，只要勾选“启用该高速计数器”，计数类型选择为“周期”即可。

频率测量周期，选择“0.1 Millisec”，因为检测最高频率大约为4000HZ左右。

需要注意，脉冲发生器下面的PTO1/PWM1…PTO4/PWM4，其常规—启用下面的“启用该脉冲发生器”不能勾选，选择后，PLC输出端Q0.0…Q0.4将会只输出一个脉冲，影响Q点正常运行。

2、DB块的设置及使用

先建立一个DB块命名为Period，打开DB块，新建名称My_Period，将其数据类型更改为HSC_P eriod，其下面的结构元素含义如下：

ElapsedTime 顺序间隔最近输入脉冲之间的间隔时间;

EdgeCount  返回最近完成周期的输入脉冲的数量;

EnHSC    启用HSC：1=启用SFB，0=禁用SFB;

EnPeriod   启用周期更新：1=将SFB周期改成NewPeriod;

NewPeriod  设定周期测量间隔时间（进行一次周期测量所使用的时间），其值只能是10、100、1000Ms。

对于结构元素EnHSC（BOOL）、EnPeriod（BOOL）、NewPeriod（INT）的启用程序方式如下：

计算脉冲周期值，要采用掐头去尾的方式进行，即记录第一个测量周期的最后一个脉冲的时间t1到记录第二个测量周期的最后一个脉冲的时间t2，其时间间隔为t2-t1，第一个脉冲周期结束到第二个脉冲周期结束之间的脉冲数设为n，那么计算得到其脉冲周期Period =，单位为ns/脉冲。

四、总结

以上是做这套设备的总体思路，应用在乐器生产厂，效率提高了，节约了人力资源和成本，设备最终试验数据基本能够满足要求。期间得到西门子技术部门的支持和同事的帮忙，使得相对较顺利的完成了这套设备的组装、调试和试生产，也认识到自己的不足，工作之余，定当全力以赴，努力赶上时下快速发展的技术，不让自己落伍。

另外，根据厂房的要求，第二批次的设备需要增加工位和打磨精度，进一步提高设备的精准度，能够更好的应用在生产当中。

参考文献：

[1]西门子公司，S7-1200高速计数器功能简介，官网内容

[2]段礼才，西门子S7-1200 PLC编程及使用指南，机械工业出版社

[3]向晓汉，西门子S7-1500PLC完全精通教程，化学工业出版社

（作者单位：哈工大机器人集团（江蘇）华粹智能装备有限公司）