基于歐姆龍PLC、變頻器和觸摸屏的推紙器硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試

摘 要：本設(shè)計(jì)是基于歐姆龍的PLC、變頻器、觸摸屏和傳感器而設(shè)計(jì)的推紙器控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中，推紙器是控制核心，它由三相異步電動機(jī)拖動，電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)分別控制推紙器的前進(jìn)和后退;由變頻器控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)推紙器按給定的變速運(yùn)動;采用500線編碼器測量轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位;整個(gè)系統(tǒng)由歐姆龍PLC作為控制器，由觸摸屏進(jìn)行交互和演示。系統(tǒng)有自動和手動功能，手動功能有低速進(jìn)給、快速進(jìn)給、工作運(yùn)行和點(diǎn)動功能，自動功能是推紙器的往復(fù)直線運(yùn)動。

關(guān)鍵詞：歐姆龍PLC? ?變頻器? ? 觸摸屏? ? ?切紙機(jī)

一、控制系統(tǒng)工作過程描述

切紙機(jī)是印刷和包裝行業(yè)的常用設(shè)備，切紙機(jī)的基本動作是通過推紙器把待裁切的材料送到指定位置，然后裁切，控制核心是單軸定位控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)來源于工廠里切紙機(jī)內(nèi)部的單軸定位（推紙器控制）系統(tǒng)，按照其工作原理設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)，其工作過程如下：

1.初始狀態(tài)。系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，推紙器處于初始位置，各傳感器的狀態(tài)如下：初始位接近傳感器為ON;中間位接近傳感器為OFF;旋轉(zhuǎn)編碼器無脈沖輸出。

2.快進(jìn)狀態(tài)。按下啟動按鈕，推紙器高速（速度V1）快進(jìn)。

3.工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行到中間位接近開關(guān)時(shí)，推紙器以低速（速度V2）工進(jìn)。推紙器工進(jìn)時(shí)，PLC將高速計(jì)數(shù)器的脈沖數(shù)與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，變頻器根據(jù)比較結(jié)果控制輸出頻率，當(dāng)接近設(shè)定值時(shí)給進(jìn)速度變慢，以減小系統(tǒng)慣性，達(dá)到精確定位的目的。

4.加工狀態(tài)。推紙器定位后進(jìn)行切紙操作，時(shí)間為2S。

5.快退狀態(tài)。切紙動作完成后，推紙器快速退回。退回到位后重復(fù)工作。

本項(xiàng)目基于以上控制過程，使用高速計(jì)數(shù)器和變頻器多段速控制，設(shè)計(jì)推紙器定位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位控制。要求設(shè)計(jì)觸摸屏控制畫面，以控制推紙機(jī)的啟動、停止和監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)等。

二、硬件選型

三、硬件接線

1.旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC的連接

旋轉(zhuǎn)編碼器A相輸入接PLC開關(guān)量輸入端子0.08、B相輸入接0.09、Z相輸入接0.03。

2.變頻器接線

⑴變頻器與PLC模擬量接線。PLC模擬量輸出DA的引腳10 OUT I1+接至變頻器的FI端，PLC模擬量輸出DA的引腳11 OUT1-接至變頻器的SC端。

⑵變頻器與PLC開關(guān)量接線 。PLC開關(guān)量輸入、輸出接線與前面項(xiàng)目相同。

⑶變頻器與電動機(jī)的接線。變頻器輸出UVW接至推紙器電動機(jī)的UVW端。

四、聯(lián)機(jī)調(diào)試

在聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中，梯形圖程序進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)，調(diào)試過程如下：

1.接線檢查。在變頻器和PLC接線完成后，再次檢查接線是否正確。

2.通電檢查。接線檢查完成后，PLC、計(jì)算機(jī)和變頻器通電，檢查控制系統(tǒng)有無異常。如果出現(xiàn)異常要立即關(guān)閉電源，再次檢查接線是否正確，排除故障后再通電。

3.程序下載。將推紙器定位控制系統(tǒng)梯形圖程序和觸摸屏控制畫面下載到PLC和觸摸屏中，進(jìn)入帶載監(jiān)視運(yùn)行模式。

4.參數(shù)設(shè)置

⑴輸入電壓/電流信號設(shè)置。本項(xiàng)目選擇電流輸入。將1號開關(guān)撥到上面（ON狀態(tài)）。

⑵PLC系統(tǒng)設(shè)定。 ①模擬量參數(shù)設(shè)置。通過CX-Programmer軟件設(shè)定1路模擬量輸入是否啟用、轉(zhuǎn)換量程和平均值功能。在CX-Programmer[設(shè)置]項(xiàng)中的標(biāo)簽“AD/DA”頁進(jìn)行模擬量參數(shù)設(shè)定，設(shè)定好后在線傳入PLC中。②高速計(jì)數(shù)器設(shè)置。在CX-Programmer的PLC系統(tǒng)設(shè)定中，在「內(nèi)置輸入」設(shè)定畫面下將高速計(jì)數(shù)器0設(shè)定為「使用」。PLC系統(tǒng)設(shè)定的內(nèi)容包括高速計(jì)數(shù)器的使用、計(jì)數(shù)器模式、環(huán)形計(jì)數(shù)最大值、復(fù)位方式、數(shù)值范圍模式等。

⑶變頻器設(shè)置。①外部啟動操作模式：將參數(shù)A002設(shè)置為“01”。將C001設(shè)置為0，把變頻器S1輸入端子設(shè)置為正轉(zhuǎn);C002設(shè)置為1，把變頻器輸入端子S2設(shè)置為反轉(zhuǎn);C003設(shè)置為2，把變頻器輸入端子S3設(shè)置為CF1。②變頻器基本/最高頻率設(shè)置：

將參數(shù)A003基本頻率設(shè)置為50.00，把變頻器運(yùn)行基本頻率指定為50Hz;

將參數(shù)A004最高頻設(shè)置為50.00，把變頻器最大運(yùn)行頻率設(shè)置為50Hz。

5.監(jiān)視模擬量顯示。按下自動啟動按鈕，通過觸摸屏監(jiān)視模擬量顯示情況，觀察觸摸屏“電機(jī)頻率”顯示，并與變頻器設(shè)定值比較，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，觀察高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]OMRON? CP1H 可編程控制器、3G3MX-2變頻器、NS系列觸摸屏用戶手冊

[2]盧寧，張晉宏. 一種用PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器測量位置的方法 [J]. 機(jī)械工程與自動化. 2007，（04）：154-155

[3]葛付存，基于PLC的高速計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械工程與自動化. 2012，（06）：157-158

作者簡介：曹卓（1983-），女，漢族，遼寧大連人，研究生，高級講師，研究方向：PLC技術(shù)