PLC在矯直機控制系統中的應用

文章闡述了矯直機控制系統的原理、硬件設計、軟件編程歐姆龍PLC

    一 引言
    可編程序控制器PLC因其技術(shù)指標先進(jìn)、質(zhì)量?jì)?yōu)、環(huán)境適應能力強、可靠性好；有完善的輸入輸出功能模塊，系統能靈活處理模擬量、數字量和開(kāi)關(guān)量；而且具有完善的軟件系統，以實(shí)現過(guò)程檢測、執行、控制、報警以及圖形畫(huà)面顯示打印等功能矯直機 基于此,選用了OMRON公司CPM2Ａ可編程序控制器實(shí)現了無(wú)錫海得魯公司的矯直控制系統矯直機

    二 矯直機控制系統原理
    根據工藝要求、設計的控制原理框圖如下：

    放卷機將鋁管在矯直機牽引下自然放卷，通過(guò)一排雙曲輪將彎曲的鋁管矯直矯直機 將旋轉編碼器安裝在傳送帶上，用于檢測鋁管傳送速度，隨鋁管的運動(dòng)而轉動(dòng)，其轉動(dòng)產(chǎn)生的脈沖送入PLC中，經(jīng)過(guò)PLC的計算處理而得到切料的長(cháng)度，當切料長(cháng)度改變時(shí)，其編碼器所測得的速度與輸入數據進(jìn)行比較，比較結果送入變頻器中從而通過(guò)改變矯直電機的速度來(lái)達到改變切料長(cháng)度。MPT顯示、調整矯直速度、調整切料長(cháng)度、顯示已切根數。

    三 硬件設計
    根據控制要求，系統要求控制5個(gè)電磁閥開(kāi)關(guān)，7個(gè)到位接近開(kāi)關(guān)，5個(gè)控制按鈕和2個(gè)指示燈，共控制16個(gè)I/O輸入，7個(gè)I/O輸出和一個(gè)模擬輸出，共25個(gè)I/O控制點(diǎn)。采集參數為編碼器對鋁管運行速度的脈沖采樣，輸出參數為調速頻率?？紤]性?xún)r(jià)比，選擇了OMRON公司的CPM2A-PLC擴展一個(gè)CPM1A-MADO2單元?？刂圃O備和具體I/O對照如表1所示：
    表1 矯直機控制系統I/0表
    類(lèi)型 序號 名稱(chēng)   地址      設備名稱(chēng)
    DO    1   YA1   10CH00   左夾緊油缸夾緊電磁閥
          2   YA2   10CH01   左夾緊油缸打開(kāi)電磁閥
          3   YA3   10CH02   右?jiàn)A緊油缸夾緊電磁閥
          4   YA4   10CH03   右?jiàn)A緊油缸打開(kāi)電磁閥
          5   YA5   10CH04   切斷油缸電磁閥
          6   HE5   10CH06   系統準備好
          7   HE6   10CH07   系統報警
    DI    8   LS02  1CH00    左夾緊油缸夾緊到位接近開(kāi)關(guān)
          9   LS03  1CH01    左夾緊油缸夾緊到位接近開(kāi)關(guān)
          10  LS04  1CH02    右?jiàn)A緊油缸夾緊到位接近開(kāi)關(guān)
          11  LS05  1CH03    右?jiàn)A緊油缸打開(kāi)到位接近開(kāi)關(guān)
          12  LS06  1CH04    切斷油缸上位到位接近開(kāi)關(guān)
          13  LS07  1CH05    剪刀下切到位接近開(kāi)關(guān)
          14  LS08  1CH06    安全門(mén)關(guān)到位安全開(kāi)關(guān)
          15  SB7   1CH07    調速 按鈕
          16  SB8   1CH08    調速-按鈕
          17  SB9   1CH09    系統復位按鈕
          18  SB10  1CH10    暫停按鈕
          19  SB11  1CH11    計數清零按鈕
          20  SB12  2CH00    急停按鈕
          21  SB13  2CH01    手/自動(dòng)切換
          22  LS01  0CH00    旋轉編碼器A相
          23  LS01  0CH01    旋轉編碼器B相
          24  LS01  0CH02    旋轉編碼器C相
    AO    25 　     13CH00   調速

    四 軟件設計
    程序采用OMRON公司的CX-Programmer軟件編寫(xiě)，程序設計上有如下特點(diǎn)：在程序中，利用標志位來(lái)表示不同的現場(chǎng)情況和程序的狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。模塊化的程序設計，整個(gè)程序由不同的子程序構成，各子模塊獨立完成各自的功能互不干擾，因而程序結構清晰，便于修改。再就是定時(shí)器的使用，利用不同的定時(shí)器來(lái)設置不同設備的延時(shí)時(shí)間，可以靈活地根據控制要求進(jìn)行延時(shí)時(shí)間的設定。主程序主要由程序初始化、計數清零、系統復位、增減變頻、切長(cháng)脈沖轉換、速度、切料、暫停急停安全門(mén)八個(gè)子程序和一個(gè)切料中斷子程序構成。下面介紹編碼器高速計數程序設計及切料動(dòng)作程序設計。
   
    編碼器旋轉一周有1024個(gè)脈沖，其旋轉半徑為32.6mm，進(jìn)行速度計數時(shí)，一個(gè)脈沖所走過(guò)的路徑是0.2mm，為了保證其脈沖數為整數必須要進(jìn)行數據處理。把DM5寄存區中放立即數5用來(lái)與DM0中的切料長(cháng)度數據做雙字節乘法放到DM15寄存區里。便得到切料長(cháng)度所對應的脈沖整數。然后再用這個(gè)脈沖數與CM11中的脈沖比較表進(jìn)行比較，當兩者相等時(shí)，便可以驅動(dòng)改變切長(cháng)。切料脈沖轉換程序流程如圖2所示：

    切料過(guò)程中要求：剪刀下切動(dòng)作時(shí)，鋁管必須被夾緊，以免在下切的過(guò)程中由于機械動(dòng)作產(chǎn)生對鋁管的沖力和拉力；切割時(shí)，剪刀必須跟隨鋁管一起等速運動(dòng)（這屬于機械裝置上的問(wèn)題，我們不考慮）；夾緊、下切、松開(kāi)動(dòng)作時(shí)，應該延時(shí)一段時(shí)間，以保證機械動(dòng)作到位；每個(gè)動(dòng)作都應該使用狀態(tài)量控制，以保證系統工作的穩定和安全，同時(shí)可以監測故障和報警提示；對所切割鋁管的根數和長(cháng)度進(jìn)行記錄和送顯，界面友好直觀(guān)，功能齊全。

    根據切料工序的要求和機械特性設計的切料程序流程圖見(jiàn)圖3

    圖3 切料動(dòng)作程序流程圖

    五 結束語(yǔ)
    該設計已成功運用于海德魯矯直機控制系統，具有良好的MPT顯示界面，工作穩定、可靠、控制精度可達5%。