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PLC在高精度定尺剪切控制系统中的应用生产饮料筒、油漆筒(桶)、机油筒(桶)等薄板类金属容器的第一道工序就是把厚为0.2～0.5mm、宽为320～1200mm的卷板按所生产容器 的不同剪成不同长度的板料，然后送到下面的工序，如套色印花、焊接、胀型、封口(底)等最终成型。由于后面的工序，特别是套色印花工序对长度偏差的要求甚 高，为±0.25mm/1000mm(对角线偏差为±0.4mm/1000mm)，单位时间的剪切数量较高,一般不少于50/min，普通的剪切设备达不 到上述要求。有经济实力的大型企业从国外进口生产线，这种生产线从板料的开卷、校平、定尺剪切到最终成型，由工控计算机作上位机，控制多台PLC，既由计 算机根据动作需要向PLC写入或读出数据，达到控制整条生产线的目的。这种生产线结构复杂，价格昂贵。对于中小企业，我们研制了一种仅需1台PLC控制 的、结构简单、造价低廉、剪切精度和剪切产量达到和超过上述要求的高精度定尺剪切系统。
图1 剪切系统结构示意图2 硬件构成 3.1 控制原理 在手动状态 (板料安装)时，夹送辊可作正反2个方向转动。在自动工作情况下，夹送辊的转动方向如图1所示。若确定单位脉冲的移动量和编码器每转一圈的脉冲数，当夹送 辊的直径一定时，夹送辊每转一定的角度或圈数，板料的移动长度也就确定了。当PLC检测到伺服电机反馈的脉冲数达到所设定的目标值(既长度)时，PLC发 出信号，交流伺服电机停止转动，同时，方向控制阀的电磁铁通电，气缸执行剪切动作。剪切机构的每一次剪切使接近开关获得1个脉冲，此脉冲即可计算剪切数 量，又能作为下1个循环的开始信号。 3.2 参数设置 (1) 一般参数的设置 a) 主轴转速(自动运转时，下同)的确定:确定主轴的转速要兼顾2个方面，一是生产能力，二是转动惯性。转速不是越快越好，太快，转动惯性大，达不到精确停止的要求，剪切长度精度不高;当然，慢了，达不到生产力的要求。 b) 脉冲当量的确定:在本例中，之所以能进行高精度定尺剪切，实际上就是精确的控制夹送辊每个脉冲转动的角度(脉冲当量)。当夹送辊直径一定时，它转过一定的 角度，就对应转过一定的弧长，既为板料移动的长度。从理论上说，脉冲当量越小，剪切长度精度越高，但对控制系统的要求也越高，不经济。一般情况下，脉冲当 量比加工精度高一个数量级即可。 c) 脉冲编码器反馈的每转脉冲数(分周比)的确定:脉冲当量确定以后，这个参数就好确定了。设计时，夹送辊的直径已定，则其周长也已确定。只要用主动辊的周长 除以脉冲当量，即为脉冲编码器反馈的每转脉冲数。该数应为整数，当得数为小数时，与脉冲当量一同作一些调整即可。应注意的是确定的脉冲编码器反馈的每转脉 冲数必须在所选的脉冲编码器最大的每转脉冲数范围之内。 d) 伺服驱动器工作模式:速度控制模式。 (2) 智能模块的参数选择 U-01SP智能模块的参数共有21个，主要参数有: a) 设定的主轴转速时智能模块发出的脉冲频率FBF:U-01SP智能模块与数字式交流伺服驱动器配合使用，可以在交流伺服电机额定的转速内任意设定，这个设定值就是FBF: FBF(kHz)=主轴转速(RPS)×脉冲编码器反馈的每转脉冲数(PPR) 该参数必须在智能模块的最大FBF范围之内。 b) 主轴手动速度的确定:根据手动安装板料的需要，一般设定为主轴转速的10%~20%。 c) 加、减速时间，即主轴从0转速到额定转速(或反之)所需要的时间:主要根据剪切的板长确定，剪切的板长较短时，该时间可短些，反之，可长些。对于本例，可选500~1000ms。 d) 紧急停止时间，在自动运转时，从额定转速到停止转动的时间:当系统发生意 外时，控制系统需急停，以减少对系统和机器的损伤。该时间可少些，一般选500ms以内。 其余参数可用该模块出厂时的原设定值或根据需要设定。 3.3 程序设计 这里使用的SU-5M型PLC与大多数型号的中型PLC在程序设计上并无大的差异，由于采用了高级语言编程，更接近计算机的流程图设计思路。特别需要指出的是U-01SP单轴伺服定位控制模块采用类似数控CNC系统的G语言，编程方便、功能强大。 举例:G00 X(位置值) F(速度值);代表一个典型的阶梯形定位指令。 单轴伺服定位控制模块U-01SP的控制信号通过模块所占I/O定义号对应，程序设计思路如图2所示。 (1) PLC上电后，首先进行初始化处理:把为系统建立的参数表从CPU写入智能模块U-01SP、检查系统有无错误、数据有无错误、语法有无错误，检查结果判 断为正常时，系统进入伺服准备状态，这其中包括进入到动作方式(手动、自动)选择、数据监控状态(伺服数据读出)、伺服异常(数据出错、系统出错、语法出 错)处理完毕状态。 上一页12 下一页 应用 控制系统 脉冲 伺服 系统 控制 确定 模块 设定 长度 应用 控制系统 脉冲 伺服 系统 控制 确定 模块 设定 长度 |
