PLC在特種構(gòu)件卷繞機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：目前使用的特種構(gòu)件卷繞機(jī)控制系統(tǒng)精度偏低，本文中該系統(tǒng)能以較高精度保證收放卷速度的同步，從而使張力保持動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)張力波動(dòng)的有效控制。采用旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)芯模的角位置輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，使卷繞軸的角速度按特殊規(guī)律變化，從而使卷繞部分對(duì)帶材張力的擾動(dòng)降至最小，減小了退繞張力控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。利用PLC控制技術(shù)穩(wěn)定了帶材張力，該系統(tǒng)具有快速響應(yīng)和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，收到良好效果。

關(guān)鍵詞：卷繞速度退繞張力PLC控制

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2011)05(a)-0099-01

1 引言

卷繞機(jī)由卷繞部分和退繞部分組成。對(duì)于通常的圓形截面的卷繞控制系統(tǒng)，在每一層的卷繞過程中，卷繞線速度是不變的。但是對(duì)于非圓截面的芯模，比如長(zhǎng)比為30的矩形截面芯模，在每一層的卷繞過程中，卷繞線速度在不斷的變化，其最高速度是最低速度的30倍，卷繞線速度的這種大起大落，勢(shì)必造成處于卷繞部分和退繞部分之間的帶材張力劇烈變化，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，其控制系統(tǒng)部分怎樣提高設(shè)備運(yùn)行性能，是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵和難點(diǎn)之一，為解決該問題，我們采用了當(dāng)前應(yīng)用廣泛、可靠性高、功能強(qiáng)的現(xiàn)代電氣控制技術(shù)——可編程序控制器技術(shù)。下面就采用C200H型PLC解決該控制系統(tǒng)的方案做以介紹。

2 控制系統(tǒng)組成

特種構(gòu)件卷繞機(jī)控制系統(tǒng)由卷繞速度控制系統(tǒng)、帶材退繞張力控制系統(tǒng)以及帶材溫度控制系統(tǒng)組成，系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

2.1 卷繞部分

卷繞部分有卷繞芯模、減速器、AC伺服電動(dòng)機(jī)、AC伺服驅(qū)動(dòng)器、編碼器PG1及PLC等組成。以矩形芯模為例，在矩形芯模旋轉(zhuǎn)卷繞過程中，其卷繞點(diǎn)處的線速度隨芯模角位置的變化而變化，設(shè)矩形芯模的長(zhǎng)寬比為30，則相應(yīng)的最高線速度與最低線速度之比亦為30，此外，在矩形芯模的四個(gè)頂點(diǎn)處，卷繞點(diǎn)發(fā)生了跳變，這也是對(duì)帶材張力的擾動(dòng)。如不采取特殊控制算法，線速度的大幅度變化和卷繞點(diǎn)的跳變將導(dǎo)致帶材張力的大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決上述問題，采用旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)芯模的角位置輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，使卷繞軸的角速度按特殊規(guī)律變化，從而使卷繞部分對(duì)帶材張力的擾動(dòng)降至最小，減小了退繞張力控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，穩(wěn)定了帶材張力。除了以上介紹的層內(nèi)調(diào)節(jié)外，還進(jìn)行逐層調(diào)節(jié)，芯模每卷繞一層帶材，微調(diào)一次控制器輸出信號(hào)以便進(jìn)一步穩(wěn)定帶材張力。

2.2 退繞部分

退繞部分由退繞軸、旋轉(zhuǎn)編碼器PG2、電磁粉末制動(dòng)器、張力傳感器、張力變送器、張力控制器和PLC組成。在帶材張力設(shè)定后，要求在退繞過程中使帶材張力穩(wěn)定，在動(dòng)態(tài)過程中張力波動(dòng)不超過±2N 。在帶材退繞過程中，張力控制器對(duì)帶材張力進(jìn)行閉環(huán)控制。為了進(jìn)一步改善控制質(zhì)量，由PLC協(xié)調(diào)卷繞部分和退繞部分，根據(jù)卷繞芯模的角位置和卷繞、退繞層數(shù)，實(shí)時(shí)地將補(bǔ)償信號(hào)疊加在張力控制器的控制信號(hào)上。

3 控制系統(tǒng)部分

PLC控制系統(tǒng)采用日本OMRON公司的C200HE—CPU42(CPU單元)、PA204 (電源單元)、AD003(模擬量輸入單元)、DA003(模擬量輸出單元)、CT021(高速計(jì)數(shù)單元)、ID212(晶體管輸入單元)、OC225(繼電器輸出單元)、底板、編程器、OP36L觸摸屏及CX—P支持軟件等構(gòu)成系統(tǒng)。T021是特殊I／O單元，可對(duì)兩路脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍為-8388608～+8388607。前面板的兩個(gè)開關(guān)分別用于設(shè)置單元號(hào)和工作模式。控制系統(tǒng)中，卷繞部分編碼器PG1的脈沖器PG1脈沖送往計(jì)數(shù)器1，當(dāng)前值在IR122中，退繞部分編碼器PG2的脈沖送往計(jì)數(shù)器2，當(dāng)前值在IR123中(如圖1)。

根據(jù)控制要求，在張力輥處安裝了張力傳感器，檢測(cè)帶材的張力，并由張力變送器送到模擬量輸入單元C200H-AD003傳入PLC進(jìn)行處理。交流伺服驅(qū)動(dòng)器和張力控制器的輸入信號(hào)，由PLC的模擬量輸出單元C200HDA003輸出，而所有的開關(guān)量輸入和輸出信號(hào)分別由晶體管輸入單元ID212接收和繼電器輸出單元OC225輸出。觸摸屏可方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定、運(yùn)行操作，并可顯示運(yùn)行狀態(tài)及工作情況。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)具有快速響應(yīng)和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，能以較高精度保證收放卷速度的同步，從而使張力保持動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)速度波動(dòng)的有效控制。可見利用PLC技術(shù)提高了特種構(gòu)件卷繞機(jī)設(shè)備運(yùn)行性能，大大提升了產(chǎn)品質(zhì)量。