PLC控制的复卷机调速系统

陈亮

摘 要：运用PLC技术和电力电子技术，改造传统生产设备的电气控制系统。采用PLC的硬件，软件配置结构，实现对复卷机电气控制系统的逻辑时序控制，使复卷机电控系统具有响应快，稳定性好，可靠性高等特点。

关键词：复卷机；调速；自动控制；PLC

1 系统的概述

传统的复卷机电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用硬点接触且连线复杂，查找故障费时，费力，而且继电器的触点属于机械式，有电弧假象，因此电气系统时常发生触点故障，使复卷机经常处于停机维修状况，故障率高，不能保证正常生产。严重时不但会烧坏电气元件，甚至电气短路，引起火灾。随着计算机控制技术的发展，传统的继电器控制技术必然被计算机控制技术取而代之。其具体运用就是采用PLC中的无触点逻辑电路取代传统的继电器硬触点逻辑电路，用PLC丰富的计算机语言进行编程取代继电器逻辑控制电路中复杂的连接方式，使整个设备运行可靠性显著提高，故障显著降低，提高了产品的质量和产量。维修和保养也方便快捷。改造的系统组成见图1。

2 复卷机控制系统

复卷机控制系统基本结构见图2所示，由图2可知复卷机在运行中，需要分别对交流电气系统和直流电气系统进行控制，其控制系统基本要求为：1，首先慢速启动电机D1，D2，D3，进行引纸，将纸引上卷纸辊筒G4。2，方下压辊G3，并启动切纸刀交流电机M1，M2，M3投入放纸辊电机D1，D张力控制（即逆变控制）。3，前、后底辊电机D2，D3逐渐升速至生产所需的运行车速。4，检测放卷电机D1的运行转速N1，当N1大于额定转速N1e时，则对D1励磁进行弱磁控制。5，当卷纸完成后，进行退纸换卷筒工作。6，当作业任务完成后停机。复卷机电气控制系统是由操作台、PLC、主控系统、交流电气控制系统、直流控制系统等4个部分组成。4个部分的作用分别是：操作台用来实现对复卷机各部分电气的启动.停止控制；PLC主控系统用来实现对各交流电气系统的逻辑时序控制和直流电气系统的速度及张力控制；交流控制系统用来驱动各交流电机M1-M3及气缸电磁阀T1-T22；直流电气控制系统用来驱动直流电机D1-D3。其中PLC主控系统为本电气控制系统的核心部分，起最重要的作用。

3 系统改造和开关量设置

3.1 选型

3.1.1 电机选型

现用张力为130N，最大张力F设定为300N；原料卷最大卷径D为1500mm；稳定切边线速度v为300m/min，传动比i为0.1824（取电机同步带轮为46齿），卷取辊直径d为403mm。电机最大扭矩确定：

电机极对数确定：根据公式n=60f/p；其中电机转速

按此电机转速选用4极电机，电机的额定转速为1450r/min。

电机选型为YVP160L-4，做速度闭环加装1000线编码器推挽输出编码器用欧姆龙或光洋。

3.1.2 变频器选型

要做张力控制采用张力控制专用矢量变频器：Emerson TD3000-4T0150G

3.1.3 张力控制器件

张力传感器选型LX-050TD（三菱），

3.1.4 PLC选型

根据需求分析采用三菱FX2N-32MR的PLC主机加FX2N-2DA（控变频器）加FX2N-4DA（张力传感器信号输入PLC）

3.1.5 气动比例阀选型

根据气动蝶刹DBH 205的参数。可选用6bar内的调压量程，控制信号为0～10V的电压信号。选用herobiger的或mac的或FESTO的。

3.2 输入，输出变量表（见表1）。

4系统调试

系统的调试主要分成两个部分，一是系统软件；二是系统硬件。

4.1 软件调试很简单，根据运行要求，可以借助现在的辅助软件和仿真软件，设定好程序的开关量和模拟量，输入相应的PLC程序，对程序每一段的控制要求进行模拟运行并检验测试，不断修改完善程序，达到最佳控制效果。使程序尽量简单明了，可操作性强。

4.2 系统硬件调试相对来说难度就高了很多，所有电气元件都要先保证完好，机械部件连接齿轮咬合完好，链条和皮带等松紧合理，连接正确，电气一次和二次回路正确。在设备不通电的情况下，确认每个电气元件的选型正确，电压等级，电流范围。整个电气控制回路没有短路和断路现象；在设备通电后进行慢速轻负荷试运行，在运行中完善PLC的软件和硬件配置，达到最佳效果。

5 结束语

运用PLC技术和电力电子技术，采用软、硬相结合的方法对复卷机电气控制系统的改造，能较理想地解决了传统复卷机电控系统中诸多影响正常生产的问题。经过生产现场长期运行证明其效果明显，该系统设计合理、运行稳定、操作简便、降低了故障率、提高了该设备的使用效率。对改造传统相关行业也具有现实意义。

参考文献

[1]程彪.基于PLC控制的龙门刨控制系统[J].武汉理工大学学报，2001

[2]何衍庆.可编程控制器原理及应用技巧[J].北京：化学工业出版社，1998

[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[J].北京：机械工业出版社，1995.