PLC 定位控制在大回旋纸卷分切机上的应用＊

管丰年,安宏伟

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

PLC 定位控制在大回旋纸卷分切机上的应用＊

管丰年,安宏伟

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

本文介绍了大回旋纸卷分切机定位控制系统。在纸卷的分切过程中,需要对纸卷的位置准确定位,为此采用了PLC、定位模块、伺服驱动以及触摸屏构成的控制系统,定位精度高,使用灵活方便。

可编程控制器;定位控制;人机界面;伺服驱动

纸加工机械种类较多,复杂程度差别较大,但大都存在定位控制问题。定位控制又称为位置控制,是指在规定的时刻将被控对象的位置控制在预定的目标处。定位控制过程中,通常选用电动机作为机械部件的驱动机构,通过电动机转动轴的旋转位置控制来定位所拖动机械部件的位置。随着测控技术的迅速发展,以脉冲定位模块配合伺服驱动所构成的定位控制系统已经达到很高的精度,并获得了广泛的应用。

1 工艺简介

大回旋纸卷分切机是一种用于将纸卷分段切割的机械设备,它的基本组成结构如图1所示。

图1 纸卷分切系统基本组成

当原纸卷被放置到输送槽中后,由伺服电机驱动链条,链条上安装有拨叉,拨叉将原纸卷推到目标位置,然后被旋臂圆刀装置切割成规定尺寸的纸卷段。

工艺要求：

①原纸卷长度和纸卷段长度能设定,纸卷的首、尾要修切;

②能根据纸卷的长度自动连续地切割出需要长度的纸卷段;

③切割过程中能定期进行刀具的自动磨修,并且磨刀时间和间隔能修改;

④能显示记录切割速度和生产的成品纸卷段总数;

⑤能对系统的运行状态进行实时监控和报警;

⑥紧急情况下急停。

2 控制系统硬件

通过对工艺要求的分析,结合纸卷分切机械的动作特点,对控制系统的硬件进行配置。

2.1 PLC与定位模块(PGU)

PLC用于实现动作过程的逻辑控制,并完成与触摸屏的数据通讯。

根据工艺要求,整个控制系统的I/O点数为：数字量输入20点,数字量输出13点。

考虑到定位要求,选用三菱FX2N-48MT-001型PLC就可以满足分切机控制功能的要求。

定位模块又称脉冲发生单元,用PGU来表示,采用FX2N-1PG-E型,它是作为FX2N系列PLC的扩展部分配置的,可以通过向伺服或步进马达的驱动放大器提供指定数量的脉冲来完成一个独立轴的简单定位,定位目标的追踪、运行速度及各种参数通过PLC用FROM/TO指令设定。

FX2N-1PG-E的最大脉冲串为100KHz。

2.2 触摸屏

触摸屏的使用替代了显示器和键盘,用于完成参数的设定与修改,数据的记录与显示,系统运行状态与报警指示等。

本系统采用 HITECH PWS1760-CTN型6.7’触摸屏作为人机界面,24V电源供电,触摸屏与 PLC通过RS-422实现数据通讯。

PWS1760是一种配备有中型5.7’LCD显示屏幕及模拟式触控面板(Analog Resistive Touch Panel),此面板具有IP65(NEMA 4)的防水防尘工业级设计,是能适用于各种恶劣环境,其面板采用高亮度16灰阶Mono-STN或256色的Color-STN。

2.3 伺服驱动放大器

伺服放大器选用三菱通用交流伺服MR-J2S-350A,它是一款高性能多功能的伺服放大系统,利用其位置控制模式,配用分辨率131072脉冲/每转的绝对位置编码器,实现高精度的定位控制。

PLC、脉冲单元和伺服放大器的端子接线如图2所示。

图2 PLC、脉冲单元和伺服放大器的接线图

2.4 变频器

在旋臂刀架的转动过程中需要进行速度的调整,这里采用三菱FR-E540-5.5K-CH型变频器,采用手动控制方式来实现调速。变频器与PLC的端子接线如图3所示。

图3 PLC与变频器的接线图

3 控制系统软件

3.1 PLC控制程序

该系统的定位主要体现在链条的位置控制上。链条上拨叉间距为L,原纸卷长度L1,无纸区间长度L0,纸首长度以及纸尾长度区间等的划分如图4所示。

图4 定位区间划分示意图

通电后,首先检查圆刀和拨叉的位置,如果位置不符合初始要求,利用圆刀架点动按钮和拨叉点动按钮进行调整至正常位置。

当系统处于运行状态时,每检测到一个拨叉的到来,则开始一次纸卷的定位切割过程,这样的过程重复进行,直到脉冲发生单元的脉冲积累总数超过限定值时系统才停止工作。

每一次的定位切割过程,首先进入的是无纸区L0,链条开始先是以60000HZ的速度在L00区间运行,在接近有纸区时,再以速度15000HZ走完L01区间并进入有纸区L1,在L10末端停顿并切掉3cm纸首段,然后以70000HZ的速度向前推进一个纸卷段的长度并进行切割,依次重复进行直到进入尾纸切修区间L12并把速度降为60000HZ推出纸尾,进入下一次纸卷定位的切割过程中。

图5 主程序流程图

在纸卷切割过程中,需要对切割刀具进行自动磨修,磨修间隔和磨修时间可以根据使用情况进行设定修改。

主程序流程如图5所示。

3.2 触摸屏画面

利用ADP3组态软件对PWS1760触摸屏进行参数、画面组态,设置了与PLC的通讯功能,设计了初始进入画面、参数设置画面、纸卷记录与转速显示画面、系统运行状态显示与报警画面等窗口。

通过对触摸屏窗口的操作,能方便地根据客户要求改变纸卷段长度,及时监视运行情况并发现报警位置,能记录、保存并打印实时参数和历史数据。

4 结束语

经过测试,上述控制系统定位准确,使用灵活方便,纸卷的分切效果良好。

[1]徐霞棋,唐厚军.PLC定位控制和变频器在磨削机中的应用[J].工业控制计算机,2005,18(12)：56-59.

[2]胡俊达.通用变频器在异步电动机定位控制系统中的应用[J].电子质量,2003,(9)：19-22.

Application of PLC Positioning Control System in Scroll Cutting Machine

GUAN Feng-nian,AN Hong-wei
(Weifang University,Weifang 261061,China)

Scroll cutting machine positioning control system is introduced.The process of cutting,accurate positioning of the scroll position is needed,this use of the PLC,positioning module,servo driver and the touch screen to form the control system,high positioning accuracy and easy to use.

PLC,positioning control,human-computer interface,servo driver

TP273

A

1671-4288(2010)06-0017-03

(责任编辑：肖恩忠)

2010-07-15

管丰年(1966-),男,山东潍坊人,潍坊学院信息与控制工程学院副教授。