PLC 定位控制在大回旋紙卷分切機(jī)上的應(yīng)用＊

管豐年,安宏偉

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

PLC 定位控制在大回旋紙卷分切機(jī)上的應(yīng)用＊

管豐年,安宏偉

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

本文介紹了大回旋紙卷分切機(jī)定位控制系統(tǒng)。在紙卷的分切過程中,需要對(duì)紙卷的位置準(zhǔn)確定位,為此采用了PLC、定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)以及觸摸屏構(gòu)成的控制系統(tǒng),定位精度高,使用靈活方便。

可編程控制器;定位控制;人機(jī)界面;伺服驅(qū)動(dòng)

紙加工機(jī)械種類較多,復(fù)雜程度差別較大,但大都存在定位控制問題。定位控制又稱為位置控制,是指在規(guī)定的時(shí)刻將被控對(duì)象的位置控制在預(yù)定的目標(biāo)處。定位控制過程中,通常選用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械部件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)位置控制來定位所拖動(dòng)機(jī)械部件的位置。隨著測控技術(shù)的迅速發(fā)展,以脈沖定位模塊配合伺服驅(qū)動(dòng)所構(gòu)成的定位控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到很高的精度,并獲得了廣泛的應(yīng)用。

1 工藝簡介

大回旋紙卷分切機(jī)是一種用于將紙卷分段切割的機(jī)械設(shè)備,它的基本組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 紙卷分切系統(tǒng)基本組成

當(dāng)原紙卷被放置到輸送槽中后,由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條,鏈條上安裝有撥叉,撥叉將原紙卷推到目標(biāo)位置,然后被旋臂圓刀裝置切割成規(guī)定尺寸的紙卷段。

工藝要求：

①原紙卷長度和紙卷段長度能設(shè)定,紙卷的首、尾要修切;

②能根據(jù)紙卷的長度自動(dòng)連續(xù)地切割出需要長度的紙卷段;

③切割過程中能定期進(jìn)行刀具的自動(dòng)磨修,并且磨刀時(shí)間和間隔能修改;

④能顯示記錄切割速度和生產(chǎn)的成品紙卷段總數(shù);

⑤能對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警;

⑥緊急情況下急停。

2 控制系統(tǒng)硬件

通過對(duì)工藝要求的分析,結(jié)合紙卷分切機(jī)械的動(dòng)作特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置。

2.1 PLC與定位模塊(PGU)

PLC用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)作過程的邏輯控制,并完成與觸摸屏的數(shù)據(jù)通訊。

根據(jù)工藝要求,整個(gè)控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)為：數(shù)字量輸入20點(diǎn),數(shù)字量輸出13點(diǎn)。

考慮到定位要求,選用三菱FX2N-48MT-001型PLC就可以滿足分切機(jī)控制功能的要求。

定位模塊又稱脈沖發(fā)生單元,用PGU來表示,采用FX2N-1PG-E型,它是作為FX2N系列PLC的擴(kuò)展部分配置的,可以通過向伺服或步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)放大器提供指定數(shù)量的脈沖來完成一個(gè)獨(dú)立軸的簡單定位,定位目標(biāo)的追蹤、運(yùn)行速度及各種參數(shù)通過PLC用FROM/TO指令設(shè)定。

FX2N-1PG-E的最大脈沖串為100KHz。

2.2 觸摸屏

觸摸屏的使用替代了顯示器和鍵盤,用于完成參數(shù)的設(shè)定與修改,數(shù)據(jù)的記錄與顯示,系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與報(bào)警指示等。

本系統(tǒng)采用 HITECH PWS1760-CTN型6.7’觸摸屏作為人機(jī)界面,24V電源供電,觸摸屏與 PLC通過RS-422實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

PWS1760是一種配備有中型5.7’LCD顯示屏幕及模擬式觸控面板(Analog Resistive Touch Panel),此面板具有IP65(NEMA 4)的防水防塵工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì),是能適用于各種惡劣環(huán)境,其面板采用高亮度16灰階Mono-STN或256色的Color-STN。

2.3 伺服驅(qū)動(dòng)放大器

伺服放大器選用三菱通用交流伺服MR-J2S-350A,它是一款高性能多功能的伺服放大系統(tǒng),利用其位置控制模式,配用分辨率131072脈沖/每轉(zhuǎn)的絕對(duì)位置編碼器,實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制。

PLC、脈沖單元和伺服放大器的端子接線如圖2所示。

圖2 PLC、脈沖單元和伺服放大器的接線圖

2.4 變頻器

在旋臂刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中需要進(jìn)行速度的調(diào)整,這里采用三菱FR-E540-5.5K-CH型變頻器,采用手動(dòng)控制方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。變頻器與PLC的端子接線如圖3所示。

圖3 PLC與變頻器的接線圖

3 控制系統(tǒng)軟件

3.1 PLC控制程序

該系統(tǒng)的定位主要體現(xiàn)在鏈條的位置控制上。鏈條上撥叉間距為L,原紙卷長度L1,無紙區(qū)間長度L0,紙首長度以及紙尾長度區(qū)間等的劃分如圖4所示。

圖4 定位區(qū)間劃分示意圖

通電后,首先檢查圓刀和撥叉的位置,如果位置不符合初始要求,利用圓刀架點(diǎn)動(dòng)按鈕和撥叉點(diǎn)動(dòng)按鈕進(jìn)行調(diào)整至正常位置。

當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),每檢測到一個(gè)撥叉的到來,則開始一次紙卷的定位切割過程,這樣的過程重復(fù)進(jìn)行,直到脈沖發(fā)生單元的脈沖積累總數(shù)超過限定值時(shí)系統(tǒng)才停止工作。

每一次的定位切割過程,首先進(jìn)入的是無紙區(qū)L0,鏈條開始先是以60000HZ的速度在L00區(qū)間運(yùn)行,在接近有紙區(qū)時(shí),再以速度15000HZ走完L01區(qū)間并進(jìn)入有紙區(qū)L1,在L10末端停頓并切掉3cm紙首段,然后以70000HZ的速度向前推進(jìn)一個(gè)紙卷段的長度并進(jìn)行切割,依次重復(fù)進(jìn)行直到進(jìn)入尾紙切修區(qū)間L12并把速度降為60000HZ推出紙尾,進(jìn)入下一次紙卷定位的切割過程中。

圖5 主程序流程圖

在紙卷切割過程中,需要對(duì)切割刀具進(jìn)行自動(dòng)磨修,磨修間隔和磨修時(shí)間可以根據(jù)使用情況進(jìn)行設(shè)定修改。

主程序流程如圖5所示。

3.2 觸摸屏畫面

利用ADP3組態(tài)軟件對(duì)PWS1760觸摸屏進(jìn)行參數(shù)、畫面組態(tài),設(shè)置了與PLC的通訊功能,設(shè)計(jì)了初始進(jìn)入畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、紙卷記錄與轉(zhuǎn)速顯示畫面、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示與報(bào)警畫面等窗口。

通過對(duì)觸摸屏窗口的操作,能方便地根據(jù)客戶要求改變紙卷段長度,及時(shí)監(jiān)視運(yùn)行情況并發(fā)現(xiàn)報(bào)警位置,能記錄、保存并打印實(shí)時(shí)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

經(jīng)過測試,上述控制系統(tǒng)定位準(zhǔn)確,使用靈活方便,紙卷的分切效果良好。

[1]徐霞棋,唐厚軍.PLC定位控制和變頻器在磨削機(jī)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2005,18(12)：56-59.

[2]胡俊達(dá).通用變頻器在異步電動(dòng)機(jī)定位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子質(zhì)量,2003,(9)：19-22.

Application of PLC Positioning Control System in Scroll Cutting Machine

GUAN Feng-nian,AN Hong-wei
(Weifang University,Weifang 261061,China)

Scroll cutting machine positioning control system is introduced.The process of cutting,accurate positioning of the scroll position is needed,this use of the PLC,positioning module,servo driver and the touch screen to form the control system,high positioning accuracy and easy to use.

PLC,positioning control,human-computer interface,servo driver

TP273

A

1671-4288(2010)06-0017-03

(責(zé)任編輯：肖恩忠)

2010-07-15

管豐年(1966-),男,山東濰坊人,濰坊學(xué)院信息與控制工程學(xué)院副教授。