解決金屬線材壓扁機PLC控制系統干擾的實例

摘? 要：用機電一體化技術把5臺單獨作業的400型金屬線材壓扁機，變成5臺連壓機組，在改造過程中，PLC控制系統出現了干擾，詳細介紹了如何一步步實踐排除干擾，工業環境相對較復雜，通過多方努力，排除干擾使PLC控制系統正常工作，改造成功提高了效率。

技術背景金屬線材壓扁機是將低碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等材料的圓線軋制成扁形、方形、半圓形等形狀的設備，多數是根據產品規格和要求非標訂制的，控制精度也各不相同，工作方式早期單壓居多，隨著技術的發展出現了多臺連壓。本公司2003年購買了5臺400型金屬線材壓扁機單獨作業，每臺是轉盤被動放線+壓扁機+力矩電機收線作業，有時一個產品要壓多遍效率低，為了提高效率進行了升級改造。

關鍵詞：金屬線材壓扁機；PLC；PLC干擾

一、改造前設備狀態：

1.轉盤被動放線。

2. 400金屬線材壓扁機：由主電機帶動減速機，減速機帶動直徑400的壓輥，下邊的壓輥固定的；上面的壓輥可以由升降電機經過蝸輪減速后帶動壓輥升降，前后校直輪裝置及冷卻系統等組成。結構如下圖。

3.力矩電機帶動收線機收線作業。

4.電氣控制只是點動連動的繼保電路。

二、5臺金屬線材壓扁機連壓控制的方案

1.轉盤被動放線+5臺金屬線材壓扁機+力矩電機收線。布局如下圖（圖中轉盤沒畫出來）

2.改造方案：采用三菱PLC（FX3U-128MT）作為控制大腦；三菱觸摸屏GT1275-VNBA作為人機介面；線性位移傳感器XM30-3015PMU作為速度反饋信號；接近開關LM12-3004NA的信號進PLC來計算運行速度，用S-250-24開關電源為PLC輸入端子輸出端子提供24V電源。難點是寫程序時速度鏈沒法寫，沒有固定的比例，沒有固定的規律，只能摸著石頭過河往前走。

3.壓扁機與壓扁機之間由查測速度的張力擺桿，張力擺桿有以下主要元件：線性位移傳感器，氣缸，短臂，長臂，過輪輪，固定轉軸等。結構如下圖。

4. 力矩電機帶動收線機收線作業。

三、調試過程出現的故障現象。

寫好PLC程序，安裝好機器，試機時發現：能正常啟動停止，前后機臺速度比配合很好，達到了提高效率的目的，只是由接近開關信號計算的運行速度的數字不穩定，一會多一會少，不能用自動加速，只能用手動加速。為了解決這種不知來源的干擾我們做了如下試驗。

四、在硬件方在作了如下嘗試：

1.主回路和控制回路分開布置，當然主回路的大電線和控制回路帶屏蔽的電纜線最后都要到機臺，主回路的大電線到機臺的電動機，控制回路的帶屏蔽的電纜線到按鈕盒及計米接近開關。主回路和控制回路分開布線干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

2.從同樣是用FX3U-128MT PLC但計米正常的其他機臺上，拆下開關電源來替換做試驗，替換法干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

3.帶屏蔽的電纜線兩頭接地線；或一頭接地一頭懸空或兩頭懸空；變頻器接地或不接地；電動機接地或不接電；干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

4.不用從電房引出的地線，利用現場吊車軌路（與廠房22根800*370的水泥柱子內部的鋼構相連的）單獨引地線，重復第3步做試驗，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在

5.開關電源S-250-24之前加隔離變壓器BK-500，BK-500是從其他機臺上臨時拆過來做試驗的，BK-500輸出的220V再進開關電源，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

6.開關電源S-250-24輸出的24V正負極間加0.1uF～0.47 uF小電容，接近開關信號輸入X0端子兩端加0.1uF小電容，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

7.用PLC自身帶的24V電源為PLC輸入端輸出端提供24V電源，S-250-24開關電源停用，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

五、在軟件方面作了如下嘗試：

1.利用平均值指令MEAN求50個數值的平均值，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

2. MOV K100 D8039（以1ms為單位），M8039置位PLC以100ms的恒定掃描周期工作，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

3.利用輸入濾波時間設定指令（REFF? k50）把X0-X17的輸入濾波時間調成為50 ms保存在D8020中，干擾沒清除運行速度的數字不穩定的現象仍存在。

六、分析問題。

1.方案重新分析沒問題。這種方案在我公司的拉絲機上應用多年，區別是速度鏈這一塊不同，軋機之間有一個張力擺桿來自動調節速度，速度鏈這一塊前后機臺配合很好。具體到這臺機的配置除了上面講的還有：5臺主電機型號是Y160L-4，轉速是1460r/min；5臺30KW變頻器英威騰型號是CHV130-030G-4；計長接近開關和各種功能的按鈕直接進PLC輸入點，PLC輸出點與變頻器多功能端子相連，通過多功能端子來控制變頻器的啟動停止。每臺變頻器的運行頻率是由PLC發出的同一個高速脈沖信號乘以系數就是本變頻器的運行頻率。收線機的啟停控制由Y37控制KA12來實現，收線機調速是手動調節電位器來控制，方案查找不出問題。整個控制如下圖1：

2.測速原理：利用接近開關LM12-3004NA的信號進PLC，利用PLC內的高速計數器C235計出單位時間內的信號數量儲存在D5中，算出運行速度。軋輥轉一圈做了24個信號點（如圖2），PLC內時間間隔取2秒，計算公式為：D5*0.4*3.14*（60/2）/24，單位m/min。

3.測速信號每一個信號間隔時間的計算。第5臺運行速度最快以第5臺為例來說明一個信號間隔時間的計算方法。電機轉速1460r/min，傳動比30.135，軋輥直徑0.4米，經計算每一個信號間隔時間為1/（1460/30.135*24 /60）*1000= 51.6ms。

4.干擾原因分析。測速信號每一個信號間隔時間51.6 ms，也就是說在51.6 ms之間有干擾信號進PLC了，高速計數器C235把這些信號也計數了。

5.解決問題的思路。我們通過上述各種方法不能消除干擾信號，也沒找到干擾源，在51.6 ms之間有干擾信號進PLC了，高速計器采用中斷方式工作的，與PLC的掃描周期無關，干擾信號什么時候進PLC都計數。我們可不可以找到一種方法：干擾信號進PLC了，但PLC不計數。高速計數器不能做到，用內部計數器能做到嗎？

6. 解決問題的方法：內部計數器快慢受掃描周期影響。這臺機的這個程序運行時監視掃描周期為37ms左右（如圖3），D8010：當前掃描值（0.1ms為單位）D8011：掃描時間最小值（0.1ms為單位）D8012：當前時間最大值（0.1ms為單位）如下圖

如果每一個信號間隔時間51.6 ms 話，可能掃描37次左右有一個沒計到數，所以要改變信號間隔時間。把軋輥轉動一圈做成12個信號點（如圖4），每一個信號間隔時間為1/（1460/30.135*12 /60）*1000= 103.2ms，滿足大于2倍PLC掃描周期74ms，可以用內部信號計數器。修改程序C235改成C220并在C220前面加上X0的上升沿信號。

七、解決問題

改好程序下載后試機，干擾清除運行速度的數字穩定，一按啟動鍵自動加速到設定速度，運行運正常。

小結：金屬線材壓扁機PLC控制系統中干擾問題解決，改造成功，提高了效率。

結論

經過此次技術更新改造后，經過6個月的運行觀察，驗證了5臺金屬線材壓扁機連壓機組PLC控制系統中干擾問題解決。

致? 謝

5臺金屬線材壓扁機連壓機組PLC控制系統中干擾問題解決了，在此，我要感謝東莞科力線材有限公司工務科的全體同志的配合，感謝現場值機員試機的配合，感謝所有老師和關心、支持過我的領導與合作過的同事，他們在我工作中給予了很大的幫助。特別要感謝深圳市英威騰電氣股份有限公司和三菱電機自動化有限公司售后服務的多位工程師的支持。

參考文獻

[1]? 《CHV130系列工程型變頻說明書》。深圳市英威騰電氣股份有限公司。

[2]? 《三菱FX系列PLC編程手冊》中文版。三菱電機自動化有限公司。

[3]? 《FX3U中文使用手冊》。三菱電機自動化有限公司

作者簡介：陳文學（1974.6-），男，電工高級技師，湖北黃岡，大專，研究方向：直進式拉絲機機電一體化技術綜合應用。