PLC控制的復卷機調速系統

陳亮

摘 要：運用PLC技術和電力電子技術，改造傳統生產設備的電氣控制系統。采用PLC的硬件，軟件配置結構，實現對復卷機電氣控制系統的邏輯時序控制，使復卷機電控系統具有響應快，穩定性好，可靠性高等特點。

關鍵詞：復卷機；調速；自動控制；PLC

1 系統的概述

傳統的復卷機電氣控制系統普遍采用繼電器控制技術，由于采用硬點接觸且連線復雜，查找故障費時，費力，而且繼電器的觸點屬于機械式，有電弧假象，因此電氣系統時常發生觸點故障，使復卷機經常處于停機維修狀況，故障率高，不能保證正常生產。嚴重時不但會燒壞電氣元件，甚至電氣短路，引起火災。隨著計算機控制技術的發展，傳統的繼電器控制技術必然被計算機控制技術取而代之。其具體運用就是采用PLC中的無觸點邏輯電路取代傳統的繼電器硬觸點邏輯電路，用PLC豐富的計算機語言進行編程取代繼電器邏輯控制電路中復雜的連接方式，使整個設備運行可靠性顯著提高，故障顯著降低，提高了產品的質量和產量。維修和保養也方便快捷。改造的系統組成見圖1。

2 復卷機控制系統

復卷機控制系統基本結構見圖2所示，由圖2可知復卷機在運行中，需要分別對交流電氣系統和直流電氣系統進行控制，其控制系統基本要求為：1，首先慢速啟動電機D1，D2，D3，進行引紙，將紙引上卷紙輥筒G4。2，方下壓輥G3，并啟動切紙刀交流電機M1，M2，M3投入放紙輥電機D1，D張力控制（即逆變控制）。3，前、后底輥電機D2，D3逐漸升速至生產所需的運行車速。4，檢測放卷電機D1的運行轉速N1，當N1大于額定轉速N1e時，則對D1勵磁進行弱磁控制。5，當卷紙完成后，進行退紙換卷筒工作。6，當作業任務完成后停機。復卷機電氣控制系統是由操作臺、PLC、主控系統、交流電氣控制系統、直流控制系統等4個部分組成。4個部分的作用分別是：操作臺用來實現對復卷機各部分電氣的啟動.停止控制；PLC主控系統用來實現對各交流電氣系統的邏輯時序控制和直流電氣系統的速度及張力控制；交流控制系統用來驅動各交流電機M1-M3及氣缸電磁閥T1-T22；直流電氣控制系統用來驅動直流電機D1-D3。其中PLC主控系統為本電氣控制系統的核心部分，起最重要的作用。

3 系統改造和開關量設置

3.1 選型

3.1.1 電機選型

現用張力為130N，最大張力F設定為300N；原料卷最大卷徑D為1500mm；穩定切邊線速度v為300m/min，傳動比i為0.1824（取電機同步帶輪為46齒），卷取輥直徑d為403mm。電機最大扭矩確定：

電機極對數確定：根據公式n=60f/p；其中電機轉速

按此電機轉速選用4極電機，電機的額定轉速為1450r/min。

電機選型為YVP160L-4，做速度閉環加裝1000線編碼器推挽輸出編碼器用歐姆龍或光洋。

3.1.2 變頻器選型

要做張力控制采用張力控制專用矢量變頻器：Emerson TD3000-4T0150G

3.1.3 張力控制器件

張力傳感器選型LX-050TD（三菱），

3.1.4 PLC選型

根據需求分析采用三菱FX2N-32MR的PLC主機加FX2N-2DA（控變頻器）加FX2N-4DA（張力傳感器信號輸入PLC）

3.1.5 氣動比例閥選型

根據氣動蝶剎DBH 205的參數。可選用6bar內的調壓量程，控制信號為0～10V的電壓信號。選用herobiger的或mac的或FESTO的。

3.2 輸入，輸出變量表（見表1）。

4系統調試

系統的調試主要分成兩個部分，一是系統軟件；二是系統硬件。

4.1 軟件調試很簡單，根據運行要求，可以借助現在的輔助軟件和仿真軟件，設定好程序的開關量和模擬量，輸入相應的PLC程序，對程序每一段的控制要求進行模擬運行并檢驗測試，不斷修改完善程序，達到最佳控制效果。使程序盡量簡單明了，可操作性強。

4.2 系統硬件調試相對來說難度就高了很多，所有電氣元件都要先保證完好，機械部件連接齒輪咬合完好，鏈條和皮帶等松緊合理，連接正確，電氣一次和二次回路正確。在設備不通電的情況下，確認每個電氣元件的選型正確，電壓等級，電流范圍。整個電氣控制回路沒有短路和斷路現象；在設備通電后進行慢速輕負荷試運行，在運行中完善PLC的軟件和硬件配置，達到最佳效果。

5 結束語

運用PLC技術和電力電子技術，采用軟、硬相結合的方法對復卷機電氣控制系統的改造，能較理想地解決了傳統復卷機電控系統中諸多影響正常生產的問題。經過生產現場長期運行證明其效果明顯，該系統設計合理、運行穩定、操作簡便、降低了故障率、提高了該設備的使用效率。對改造傳統相關行業也具有現實意義。

參考文獻

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