• 2018-09-08

文章闡述了矯直機(jī)控制系統(tǒng)的原理、硬件設(shè)計(jì)、軟件編程。

一 引言
可編程序控制器PLC因其技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、質(zhì)量優(yōu)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性好；有完善的輸入輸出功能模塊，系統(tǒng)能靈活處理模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量；而且具有完善的軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)過程檢測、執(zhí)行、控制、報(bào)警以及圖形畫面顯示打印等功能?；诖?/span>,選用了OMRON公司CPM2Ａ可編程序控制器實(shí)現(xiàn)了無錫海得魯公司的矯直控制系統(tǒng)。

二 矯直機(jī)控制系統(tǒng)原理
根據(jù)工藝要求、設(shè)計(jì)的控制原理框圖如下：

放卷機(jī)將鋁管在矯直機(jī)牽引下自然放卷，通過一排雙曲輪將彎曲的鋁管矯直。將旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的脈沖送入PLC中，經(jīng)過PLC的計(jì)算處理而得到切料的長度，當(dāng)切料長度改變時(shí)，其編碼器所測得的速度與輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入變頻器中從而通過改變矯直電機(jī)的速度來達(dá)到改變切料長度。MPT顯示、調(diào)整矯直速度、調(diào)整切料長度、顯示已切根數(shù)。

三 硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)控制要求，系統(tǒng)要求控制5個(gè)電磁閥開關(guān)，7個(gè)到位接近開關(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(shù)為編碼器對(duì)鋁管運(yùn)行速度的脈沖采樣，輸出參數(shù)為調(diào)速頻率?？紤]性價(jià)比，選擇了OMRON公司的CPM2A-PLC擴(kuò)展一個(gè)CPM1A-MADO2單元?？刂圃O(shè)備和具體I/O對(duì)照如表1所示：
表1 矯直機(jī)控制系統(tǒng)I/0表
類型 序號(hào) 名稱 地址 設(shè)備名稱
DO 1 YA1 10CH00 左夾緊油缸夾緊電磁閥
2 YA2 10CH01 左夾緊油缸打開電磁閥
3 YA3 10CH02 右夾緊油缸夾緊電磁閥
4 YA4 10CH03 右夾緊油缸打開電磁閥
5 YA5 10CH04 切斷油缸電磁閥
6 HE5 10CH06 系統(tǒng)準(zhǔn)備好
7 HE6 10CH07 系統(tǒng)報(bào)警
DI 8 LS02 1CH00 左夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
9 LS03 1CH01 左夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
10 LS04 1CH02 右夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
11 LS05 1CH03 右夾緊油缸打開到位接近開關(guān)
12 LS06 1CH04 切斷油缸上位到位接近開關(guān)
13 LS07 1CH05 剪刀下切到位接近開關(guān)
14 LS08 1CH06 安全門關(guān)到位安全開關(guān)
15 SB7 1CH07 調(diào)速+按鈕
16 SB8 1CH08 調(diào)速-按鈕
17 SB9 1CH09 系統(tǒng)復(fù)位按鈕
18 SB10 1CH10 暫停按鈕
19 SB11 1CH11 計(jì)數(shù)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(zhuǎn)編碼器A相
23 LS01 0CH01 旋轉(zhuǎn)編碼器B相
24 LS01 0CH02 旋轉(zhuǎn)編碼器C相
AO 25 　 13CH00 調(diào)速

四 軟件設(shè)計(jì)
程序采用OMRON公司的CX-Programmer軟件編寫，程序設(shè)計(jì)上有如下特點(diǎn)：在程序中，利用標(biāo)志位來表示不同的現(xiàn)場情況和程序的狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。模塊化的程序設(shè)計(jì)，整個(gè)程序由不同的子程序構(gòu)成，各子模塊獨(dú)立完成各自的功能互不干擾，因而程序結(jié)構(gòu)清晰，便于修改。再就是定時(shí)器的使用，利用不同的定時(shí)器來設(shè)置不同設(shè)備的延時(shí)時(shí)間，可以靈活地根據(jù)控制要求進(jìn)行延時(shí)時(shí)間的設(shè)定。主程序主要由程序初始化、計(jì)數(shù)清零、系統(tǒng)復(fù)位、增減變頻、切長脈沖轉(zhuǎn)換、速度、切料、暫停急停安全門八個(gè)子程序和一個(gè)切料中斷子程序構(gòu)成。下面介紹編碼器高速計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)及切料動(dòng)作程序設(shè)計(jì)。

編碼器旋轉(zhuǎn)一周有1024個(gè)脈沖，其旋轉(zhuǎn)半徑為32.6mm，進(jìn)行速度計(jì)數(shù)時(shí)，一個(gè)脈沖所走過的路徑是0.2mm，為了保證其脈沖數(shù)為整數(shù)必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。把DM5寄存區(qū)中放立即數(shù)5用來與DM0中的切料長度數(shù)據(jù)做雙字節(jié)乘法放到DM15寄存區(qū)里。便得到切料長度所對(duì)應(yīng)的脈沖整數(shù)。然后再用這個(gè)脈沖數(shù)與CM11中的脈沖比較表進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時(shí)，便可以驅(qū)動(dòng)改變切長。切料脈沖轉(zhuǎn)換程序流程如圖2所示：

切料過程中要求：剪刀下切動(dòng)作時(shí)，鋁管必須被夾緊，以免在下切的過程中由于機(jī)械動(dòng)作產(chǎn)生對(duì)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(yùn)動(dòng)（這屬于機(jī)械裝置上的問題，我們不考慮）；夾緊、下切、松開動(dòng)作時(shí)，應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，以保證機(jī)械動(dòng)作到位；每個(gè)動(dòng)作都應(yīng)該使用狀態(tài)量控制，以保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定和安全，同時(shí)可以監(jiān)測故障和報(bào)警提示；對(duì)所切割鋁管的根數(shù)和長度進(jìn)行記錄和送顯，界面友好直觀，功能齊全。

根據(jù)切料工序的要求和機(jī)械特性設(shè)計(jì)的切料程序流程圖見圖3

圖3 切料動(dòng)作程序流程圖

五 結(jié)束語
該設(shè)計(jì)已成功運(yùn)用于海德魯矯直機(jī)控制系統(tǒng)，具有良好的MPT顯示界面，工作穩(wěn)定、可靠、控制精度可達(dá)5%。