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基于台达PLC的制袋封切机控制系统

2015-04-07来源: ck365关键字:台达PLC  制袋封切机  控制系统
1 引言

项目原型基于小型制袋封切机开发外销出口型新机。原制袋宽度为600-1000mm。由于该机型送料胶辊惯量较小,送料电机采用130步进电机经过减速可实现传动,使用单片机进行位置控制。新机型制袋宽度提高到1500mm,送料胶辊惯量大幅增加,考虑到既能满足精度和速度的要求又有较大的瞬间转矩,送料系统改用伺服电机。由于用PLC开发周期较短而且抗干扰性、灵活性好,所以采用PLC+HMI作为控制系统。同时可实现中英文操作画面,满足设备出口的要求。

2 封切机机工艺

2.1 工艺结构

封切机机由机身、上下切刀、变频传动机构、上下送料胶辊、伺服传动机构、放料架、放料直流电机、可调色标检测架、可移动操作箱、电控箱等单元构成,参见图1图片。

 

2.2 封切机工艺过程

(1)空白定位运行方式:忽略色标信号,送料长度为设置袋长,送料完成后剪切并计袋数,循环动作直至袋数达到设定值,停机并延时至设置时间,以等待收料设备或操作人员收集袋料后,再次启动并循环工作。

(2)色标定位运行方式:送料长度为设置袋长,在此期间的色标信号忽略,继续送出偏差长度的袋料,检测色标信号,定位于色标信号,定位完成后剪切并计袋数,循环动作直至袋数达到设定值,停机并延时至设置时间,等待收料设备或操作人员收集袋料后,再次启动并循环工作。若误检次数达到默认值,则停机并报警。

工作流程如图2所示。

 

3 FD1500型封切机机电系统设计

3.1 传动系统设计

(1)切刀传动系统。切刀传动系统为交流变频器拖动三相异步电机,由面板电位器调速,PLC控制切刀启动与停止。传动轴上安装2只霍尔开关,分别检测切刀低位和送料/切刀高位。开关1:切刀低位信号,该信号为送料停止信号。若送料时检测到切刀低位信号则表示系统超速,需报警并停机。开关2:收到切刀低位信号后的首次ON信号为送料信号,是送料电机的启动信号;第二次ON信号为切刀高位信号,是高位停机时的停机信号。

(2)送料传动系统。送料传动部分为交流伺服系统,采用同步带1:2减速传动。动力选用台达中惯量2KW伺服电机。具体型号:驱动器ASD-A2023M,电机ASMT20M250。

(3)控制精度计算。通过以下计算得出单个脉冲对应的送料长度,即为控制精度。

 

系统要求0.2mm定位精度,现计算得出控制精度为0.0314mm,因机械定位误差不大于0.1mm,所以:定位精度+机械误差=0.1314mm<0.2mm,定位精度满足制袋机系统要求。[page]

(4)最高脉冲输出频率计算。用户要求最高送料速度为180m/min,由此可计算得出系统所要求的脉冲输出频率,以此为PLC选型的重要依据。

 

3.2 PLC与HMI选型

(1)输入信号统计。在色标传感器检标时,由于袋料上所印刷的色标不同,故亮通(Light On)、暗通(Dark On)均有可能。无论亮通或是暗通,在检测到色标信号时都需要PLC作出中断响应,所以需要把色标传感器的Light On与Dark On都接入PLC。色标信号:2点;低位信号:1点;高位/送料信号:1点,共4点DI信号。

(2)输出信号统计。脉冲输出(Pulse+Sign):2点(Y0,Y1);切刀动作:1点;冲孔动作:1点;蜂鸣器:1点;共5点DO信号。

(3)其它功能。可输出大于系统所要求频率(95541pps)的脉冲;2点外部中断回应。

基于以上考虑,PLC选择DVP-20EH00T。具体功能参数为:200Kpps脉冲输出,8点外部中断回应。同时与HMI通信可使用RS485连接,抗干扰能力优于一般的RS232通信方式。HMI选用台达DOP-A57GSTD高性价比触摸屏,通过图3可见触摸屏操作更为直观方便。大部分操作在HMI 上进行,从而可减少外部按钮开关、指示灯的使用,只保留急停按钮等必要设备。

机电一体化封切机电系统原理如图4所示。

 

 

3.3 PLC程序设计要点

主体程序使用逻辑顺序控制,除此之外的编程重点如下:

(1)使用浮点运算。为减小计算误差,如袋长脉冲数、偏差脉冲数等重要数据的计算,均使用浮点运算。经过验证,计算误差小于0.001mm。

(2)袋长脉冲送料使用DPLSR可调加减速脉冲输出指令,反复修改并验证启动频率与加减速时间设置的合理性。完成袋长脉冲之后,使能色标检测,以忽略袋料中间部分的色标误检。检测到色标时,响应外部中断,执行中断程序置位M1334以停止CH0脉冲输出。可设置亮通(Light On)中断或是暗通(Dark On)中断。精简中断程序的内容,尽量减少中断对扫描周期的影响。

4 结束语

FD1500型制袋封切机的性能虽已达到最初的设计目标(在袋长为1000mm时,制袋速度:60个/分),但PLC脉冲输出频率尚有较大余量可用。使用标准100mm直径胶辊时,可改变伺服电机电子齿轮比,在保证控制精度的前提下,更进一步加大PLC脉冲输出频率的余量。以上有利因素均为FD1500型制袋机提高加工速度奠定了良好的基础。二次开发时,加大减速比至1:3,将突破伺服负载/电机转子惯量比过大这一限速瓶颈,最终提高生产效率。

关键字:台达PLC  制袋封切机  控制系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qrs/2015/0407/article_21649.html
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