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基于臺達PLC的制袋封切機控制系統(tǒng)(-2)

基于臺達PLC的制袋封切機控制系統(tǒng)(-2)

2007/11/27 9:24:00

摘 要:介紹了利用臺達可編程控制器(PLC)與交流伺服控制器針對FD1500型制袋封切機控制系統(tǒng)項目開發(fā)技術。項目人機界面選用臺達觸摸屏(HMI)提供友好的人機交流接口與合理的控制流程,以實現高效率、高精度的袋料剪切。本文分別就制袋機的工作原理,電氣設計,HMI、PLC選型及程序設計等幾方面進行闡述,該電氣系統(tǒng)的成功開發(fā)可以為使用臺達HMI、PLC與交流伺服電機相結合的機電一體化控制系統(tǒng)項目開發(fā)起到借鑒示教作用。 1 引言 項目原型基于小型制袋封切機開發(fā)外銷出口型新機。原制袋寬度為600-1000mm。由于該機型送料膠輥慣量較小,送料電機采用130步進電機經過減速可實現傳動,使用單片機進行位置控制。新機型制袋寬度提高到1500mm,送料膠輥慣量大幅增加,考慮到既能滿足精度和速度的要求又有較大的瞬間轉矩,送料系統(tǒng)改用伺服電機。由于用PLC開發(fā)周期較短而且抗干擾性、靈活性好,所以采用PLC HMI作為控制系統(tǒng)。同時可實現中英文操作畫面,滿足設備出口的要求。 2 封切機機工藝 2.1 工藝結構 封切機機由機身、上下切刀、變頻傳動機構、上下送料膠輥、伺服傳動機構、放料架、放料直流電機、可調色標檢測架、可移動操作箱、電控箱等單元構成,參見圖1圖片。

2.2 封切機工藝過程 (1)空白定位運行方式:忽略色標信號,送料長度為設置袋長,送料完成后剪切并計袋數,循環(huán)動作直至袋數達到設定值,停機并延時至設置時間,以等待收料設備或操作人員收集袋料后,再次啟動并循環(huán)工作。 (2)色標定位運行方式:送料長度為設置袋長,在此期間的色標信號忽略,繼續(xù)送出偏差長度的袋料,檢測色標信號,定位于色標信號,定位完成后剪切并計袋數,循環(huán)動作直至袋數達到設定值,停機并延時至設置時間,等待收料設備或操作人員收集袋料后,再次啟動并循環(huán)工作。若誤檢次數達到默認值,則停機并報警。 工作流程如圖2所示。

3 FD1500型封切機機電系統(tǒng)設計 3.1 傳動系統(tǒng)設計 (1)切刀傳動系統(tǒng)。切刀傳動系統(tǒng)為交流變頻器拖動三相異步電機,由面板電位器調速,PLC控制切刀啟動與停止。傳動軸上安裝2只霍爾開關,分別檢測切刀低位和送料/切刀高位。開關1:切刀低位信號,該信號為送料停止信號。若送料時檢測到切刀低位信號則表示系統(tǒng)超速,需報警并停機。開關2:收到切刀低位信號后的首次ON信號為送料信號,是送料電機的啟動信號;第二次ON信號為切刀高位信號,是高位停機時的停機信號。 (2)送料傳動系統(tǒng)。送料傳動部分為交流伺服系統(tǒng),采用同步帶1:2減速傳動。動力選用臺達中慣量2KW伺服電機。具體型號:驅動器ASD-A2023M,電機ASMT20M250。 (3)控制精度計算。通過以下計算得出單個脈沖對應的送料長度,即為控制精度。

系統(tǒng)要求0.2mm定位精度,現計算得出控制精度為0.0314mm,因機械定位誤差不大于0.1mm,所以:定位精度 機械誤差=0.1314mm<0.2mm,定位精度滿足制袋機系統(tǒng)要求。 (4)最高脈沖輸出頻率計算。用戶要求最高送料速度為180m/min,由此可計算得出系統(tǒng)所要求的脈沖輸出頻率,以此為PLC選型的重要依據。

3.2 PLC與HMI選型 (1)輸入信號統(tǒng)計。在色標傳感器檢標時,由于袋料上所印刷的色標不同,故亮通(Light On)、暗通(Dark On)均有可能。無論亮通或是暗通,在檢測到色標信號時都需要PLC作出中斷響應,所以需要把色標傳感器的Light On與Dark On都接入PLC。色標信號:2點;低位信號:1點;高位/送料信號:1點,共4點DI信號。 (2)輸出信號統(tǒng)計。脈沖輸出(Pulse Sign):2點(Y0,Y1);切刀動作:1點;沖孔動作:1點;蜂鳴器:1點;共5點DO信號。 (3)其它功能。可輸出大于系統(tǒng)所要求頻率(95541pps)的脈沖;2點外部中斷回應。 基于以上考慮,PLC選擇DVP-20EH00T。具體功能參數為:200Kpps脈沖輸出,8點外部中斷回應。同時與HMI通信可使用RS485連接,抗干擾能力優(yōu)于一般的RS232通信方式。HMI選用臺達DOP-A57GSTD高性價比觸摸屏,通過圖3可見觸摸屏操作更為直觀方便。大部分操作在HMI上進行,從而可減少外部按鈕開關、指示燈的使用,只保留急停按鈕等必要設備。 機電一體化封切機電系統(tǒng)原理如圖4所示。

3.3 PLC程序設計要點 主體程序使用邏輯順序控制,除此之外的編程重點如下: (1)使用浮點運算。為減小計算誤差,如袋長脈沖數、偏差脈沖數等重要數據的計算,均使用浮點運算。經過驗證,計算誤差小于0.001mm。 (2)袋長脈沖送料使用DPLSR可調加減速脈沖輸出指令,反復修改并驗證啟動頻率與加減速時間設置的合理性。完成袋長脈沖之后,使能色標檢測,以忽略袋料中間部分的色標誤檢。檢測到色標時,響應外部中斷,執(zhí)行中斷程序置位M1334以停止CH0脈沖輸出。可設置亮通(Light On)中斷或是暗通(Dark On)中斷。精簡中斷程序的內容,盡量減少中斷對掃描周期的影響。 4 結束語 FD1500型制袋封切機的性能雖已達到最初的設計目標(在袋長為1000mm時,制袋速度:60個/分),但PLC脈沖輸出頻率尚有較大余量可用。使用標準100mm直徑膠輥時,可改變伺服電機電子齒輪比,在保證控制精度的前提下,更進一步加大PLC脈沖輸出頻率的余量。以上有利因素均為FD1500型制袋機提高加工速度奠定了良好的基礎。二次開發(fā)時,加大減速比至1:3,將突破伺服負載/電機轉子慣量比過大這一限速瓶頸,最終提高生產效率。

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