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Omron PLC在陶瓷印花機改造中的應用

Omron PLC在陶瓷印花機改造中的應用

2007/11/8 16:49:00
一、 引言:陶瓷業印花機的主要作用是將半成品瓷磚磚坯經過施釉后,在磚坯上印上各式各樣的圖案,以利于磚坯的進一步處理。印花工序的高效和穩定直接影響著生產進度和效益。目前,國內的印花機大多是由單片機控制,配合變頻器調速完成全部工作。本改造方案中的印花機使用多年后故障明顯增多,由于單片機抗干饒能力弱,對技術員的要求高,故決定對其進行改造。 二、 解決方案 可編和序控制器(PLC)近年來發展極為迅速,應用面極廣,它具有功能齊全、便用方便、便于維修、可靠性高、抗干饒能力強等特點,在各行各業得到廣泛應用。本文正是基于以上背景,在原有設備基礎上,去掉單片機控制板,新增omron CPM2A可編程序控制器和omron nt5z人機界面各一臺,利用PLC控制,完成印花機刮刀動作、網板的升降、磚坯的進、出和幾個氣閥的控制任務。人機界面的作用是對設備的運行進行監控、顯示和修改參數,發送控制命令以及對報警的顯示處理等。 本方案采用omron cpm2a PLC,輸出形式為晶體管型,配合外部人機界面和變頻器,搭建控制糸統,具有可靠性高、使用和操作方便、外圍設備少、抗干饒能力強等特點。 三、 控制要求及性能 1、手動操作:能在手動狀態令步進電機進磚、網板升降、印花刮刀進退等動作,以利于檢查機械傳動機構是否正常工作;當需要手動擦拭網板時,只要在人機界面上按下相關按鈕就可實現。 2、自動狀態:設備在正常狀態,處于初始位置,當檢測到磚到位信號后,啟動步進電機進磚,把磚坯輸送到印花工位;同時令刮刀電機動作,把釉料均勻分布在網板上。進磚完畢及刮刀動作到印花工位,網板下降、刮刀電機勻速后退,完成印花的一個循環。 3、變頻器:在印花過程中,通過調整變頻器速度以獲得最佳印花效果。 4、步進電機驅動器及步進電機:為了減少磚坯運行過程中的誤差,使用了PLC的脈沖加減速功能,使磚坯實現平穩定位,準確停留在印花工位。 5、人機界面:應能在人機界面上顯示各相關參數,可以修改磚坯設定尺寸、步進電機加減速曲線、刮刀電機加減速曲線以及啟動和停止印花機。當刮刀電機過載、變頻器報警、印花機運行中異常,均能在人機界面上顯示出來,方便維修人員快速查找故障。 四、 糸統組成 (一)糸統組成圖如下:
(二)糸統設計 1、流程圖
2、I/O點分配 輸入點: 000:高速計數輸入 001:空 002:空 003:網板下位接近開關 004:刮刀后位接近開關 005:磚坯到位檢測光電開關 006:變頻器報警輸入 007:外部電源正常信號輸入 輸出點: 1000:高速脈沖輸出 1001:空 1002:步進電機FWD方向 1003:刮刀前進 1004:刮刀后退 1005:刮刀減速 1006:刮刀氣閥 1007:網板升降氣閥 1100:擦拭網板長升降氣閥 3、應用程序 1)高速計數器:本糸統中,編碼器采用增量型,每轉發出100個脈沖。在PLC的糸統設置中,設置高速計數器工作模式為:遞增,軟件復位。采用計數-查看中斷方式實現位置判斷。在對高速計數器的初使化過程中,應手動令刮刀電機運行一個行程,取得刮刀運行一周需要的總脈沖數,并把總脈沖數存在HR5、HR6通道中,為以后的刮刀運行加、減速位置叛斷提供依據(如下圖)。圖中HR200為手動運行使能觸點,僅在花機第一次運行中動作。
2)高速脈沖輸出:設置脈沖0的當前坐標糸統為相對坐標糸統。有本方案中,使用帶有梯形加、減速曲線的脈沖輸出方式,使磚坯準確到達指定印花工位。在初使化程序中,設置好輸出脈沖總數、脈部的啟動頻率和加減速變化率。(如下圖)
3)人機界面:設置NT5Z通訊方式為:RS232C,通訊格式為:9600,E,7,2。設置人機界面的站號為0。以上設置必須與PLC的設置相對應。人機界面設計有三個畫面,一個是自動運行畫面,第二是參數修改畫面,第三個是報警顯示畫面。 自動屏:該屏可以啟動印花機,可以切換到手動屏和參數屏。還能監控輸入點和輸出點的動作狀態。在該屏底部設置有一個走馬燈,當印花機出現故障后,故障信息會從右至左顯示出來。(如下圖)
手動屏:在該屏,可以手動運行各氣閥和步進電機,調整各機械機構性性能。(如下圖)
參數屏:在該屏,可以設置各參數,方便操作人員調整印花工藝。通過設置磚尺寸獲得步進電機的總行程,通過設置步進電機初速度、終速度、加速度,可以獲得完美的步進電機運動曲線;通過設置第一、二、三、四角度點,可以獲得刮刀的運動曲線,使刮刀平穩的運行(如下圖)。
五、結束語 本方案提出了使用PLC、人機界面、步進電機對印花機的改造方案。用PLC搭建的控制糸統,不僅實現了對印花機的自動化控制,提高了糸統可靠性和抗干饒能力,而且降低了設備的維修費用,打破了制造廠家的技術壟斷,降低了對技術人員的要求。因此,該糸統具有一定的推廣價值。本糸統只是對PLC、人機界面、步進電機搭建糸統的初步探討,在此設計基礎上,還可以使用伺服電機作為皮帶的驅動,實現更加優良的定位效果。此外,還可以增加DA模塊,取代變頻器的多段速功能,實現對刮刀電機的無級調速。 參考資料 《CPM1A-2A-2AH-2C編程手冊》 《三菱FR-E540變頻器用戶手冊》 《可編程序控制器應用應用技術與設計實例》人民郵電出版社 高欽和主編 作者單位:廣東省唯美陶瓷有限公司 地址:廣東省東莞市高步鎮塘廈村 523281 Email:newchp@126.com
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