基于臺達PLC的制袋封切機控制系統(tǒng)

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摘要：介紹了利用臺達可編程控制器（PLC）與交流伺服控制器針對FD1500型制袋封切機控制系統(tǒng)項目開發(fā)技術(shù)。項目人機界面選用臺達觸摸屏（HMI）提供友好的人機交流接口與合理的控制流程饱须，以實現(xiàn)高效率抑诸、高精度的袋料剪切。本文分別就制袋機的工作原理墅瑟，電氣設(shè)計避扎，HMI、PLC選型及程序設(shè)計等幾方面進行闡述枪素，該電氣系統(tǒng)的成功開發(fā)可以為使用臺達HMI咬跷、PLC與交流伺服電機相結(jié)合的機電一體化控制系統(tǒng)項目開發(fā)起到借鑒示教作用。

關(guān)鍵詞：制袋機 PLC HMI 伺服電機

1引言

　　項目原型基于小型制袋封切機開發(fā)外銷出口型新機芹倔。原制袋寬度為600-1000mm演避。由于該機型送料膠輥慣量較小，送料電機采用130步進電機經(jīng)過減速可實現(xiàn)傳動威脯，使用單片機進行位置控制偶咸。新機型制袋寬度提高到1500mm，送料膠輥慣量大幅增加坠髓，考慮到既能滿足精度和速度的要求又有較大的瞬間轉(zhuǎn)矩桨皂，送料系統(tǒng)改用伺服電機。由于用PLC開發(fā)周期較短而且抗干擾性都敛、靈活性好衰屡，所以采用PLC+HMI作為控制系統(tǒng)。同時可實現(xiàn)中英文操作畫面周蹭，滿足設(shè)備出口的要求趋艘。

2 封切機機工藝

2.1 工藝結(jié)構(gòu)

　　封切機機由機身、上下切刀凶朗、變頻傳動機構(gòu)瓷胧、上下送料膠輥显拳、伺服傳動機構(gòu)、放料架搓萧、放料直流電機杂数、可調(diào)色標(biāo)檢測架、可移動操作箱瘸洛、電控箱等單元構(gòu)成揍移，參見圖1圖片。

圖1封切機機側(cè)視外觀圖

2.2 封切機工藝過程

　》蠢摺（1）空白定位運行方式：忽略色標(biāo)信號那伐，送料長度為設(shè)置袋長，送料完成后剪切并計袋數(shù)石蔗，循環(huán)動作直至袋數(shù)達到設(shè)定值披滑，停機并延時至設(shè)置時間，以等待收料設(shè)備或操作人員收集袋料后轮拼，再次啟動并循環(huán)工作羹卷。

　　（2）色標(biāo)定位運行方式：送料長度為設(shè)置袋長衷求，在此期間的色標(biāo)信號忽略帮声，繼續(xù)送出偏差長度的袋料，檢測色標(biāo)信號搞督，定位于色標(biāo)信號，定位完成后剪切并計袋數(shù)偷瀑，循環(huán)動作直至袋數(shù)達到設(shè)定值胚搂，停機并延時至設(shè)置時間，等待收料設(shè)備或操作人員收集袋料后叶皿，再次啟動并循環(huán)工作脐炼。若誤檢次數(shù)達到默認(rèn)值，則停機并報警拢掷。

　　工作流程如圖2所示丁恭。

圖2 控制流程簡圖

3 FD1500型封切機機電系統(tǒng)設(shè)計

3.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計

　　（1）切刀傳動系統(tǒng)斋日。切刀傳動系統(tǒng)為交流變頻器拖動三相異步電機牲览，由面板電位器調(diào)速，PLC控制切刀啟動與停止恶守。傳動軸上安裝2只霍爾開關(guān)第献，分別檢測切刀低位和送料/切刀高位。開關(guān)1：切刀低位信號兔港，該信號為送料停止信號庸毫。若送料時檢測到切刀低位信號則表示系統(tǒng)超速仔拟，需報警并停機。開關(guān)2：收到切刀低位信號后的首次ON信號為送料信號飒赃，是送料電機的啟動信號利花；第二次ON信號為切刀高位信號，是高位停機時的停機信號载佳。

　〗弧（2）送料傳動系統(tǒng)。送料傳動部分為交流伺服系統(tǒng)刚盈，采用同步帶1：2減速傳動彪趣。動力選用臺達中慣量2KW伺服電機。具體型號：驅(qū)動器ASD-A2023M蓄梯，電機ASMT20M250拌微。

　　（3）控制精度計算游推。通過以下計算得出單個脈沖對應(yīng)的送料長度殊储，即為控制精度。

系統(tǒng)要求0.2mm定位精度胳雁，現(xiàn)計算得出控制精度為0.0314mm瘤慕，因機械定位誤差不大于0.1mm，所以：定位精度+機械誤差=0.1314mm<0.2mm康逝，定位精度滿足制袋機系統(tǒng)要求鹰柄。

（4）最高脈沖輸出頻率計算。用戶要求最高送料速度為180m/min菲恢，由此可計算得出系統(tǒng)所要求的脈沖輸出頻率擎融，以此為PLC選型的重要依據(jù)。

3.2 PLC與HMI選型

　∷稀（1）輸入信號統(tǒng)計彬祖。在色標(biāo)傳感器檢標(biāo)時，由于袋料上所印刷的色標(biāo)不同品抽，故亮通（Light On）储笑、暗通(Dark On)均有可能。無論亮通或是暗通圆恤，在檢測到色標(biāo)信號時都需要PLC作出中斷響應(yīng)突倍，所以需要把色標(biāo)傳感器的Light On與Dark On都接入PLC。色標(biāo)信號：2點哑了；低位信號：1點赘方；高位/送料信號：1點，共4點DI信號。

　≌浮（2）輸出信號統(tǒng)計炕淮。脈沖輸出（Pulse+Sign）：2點（Y0，Y1）跳夭；切刀動作：1點涂圆；沖孔動作：1點；蜂鳴器：1點湃儒；共5點DO信號还纤。

　　（3）其它功能氯摆〔毫冢可輸出大于系統(tǒng)所要求頻率（95541pps）的脈沖；2點外部中斷回應(yīng)峡冻。

基于以上考慮苞惰，PLC選擇DVP-20EH00T。具體功能參數(shù)為：200Kpps脈沖輸出最奸，8點外部中斷回應(yīng)咕诊。同時與HMI通信可使用RS485連接，抗干擾能力優(yōu)于一般的RS232通信方式拜殊。HMI選用臺達DOP-A57GSTD高性價比觸摸屏焚卖，通過圖3可見觸摸屏操作更為直觀方便。大部分操作在HMI上進行匿党，從而可減少外部按鈕開關(guān)晰绎、指示燈的使用，只保留急停按鈕等必要設(shè)備蠢莺。

　　機電一體化封切機電系統(tǒng)原理如圖4所示寒匙。

圖3 新舊機型HMI操作面板對比

圖4 系統(tǒng)原理簡圖

3.3 PLC程序設(shè)計要點

　　主體程序使用邏輯順序控制，除此之外的編程重點如下：

　□锝（1）使用浮點運算。為減小計算誤差考蕾，如袋長脈沖數(shù)祸憋、偏差脈沖數(shù)等重要數(shù)據(jù)的計算，均使用浮點運算肖卧。經(jīng)過驗證蚯窥，計算誤差小于0.001mm。

　∪省（2）袋長脈沖送料使用DPLSR可調(diào)加減速脈沖輸出指令拦赠，反復(fù)修改并驗證啟動頻率與加減速時間設(shè)置的合理性。完成袋長脈沖之后葵姥，使能色標(biāo)檢測荷鼠，以忽略袋料中間部分的色標(biāo)誤檢句携。檢測到色標(biāo)時，響應(yīng)外部中斷逛指，執(zhí)行中斷程序置位M1334以停止CH0脈沖輸出宴亦。可設(shè)置亮通（Light On）中斷或是暗通（Dark On）中斷骤转。精簡中斷程序的內(nèi)容啥闪，盡量減少中斷對掃描周期的影響。

4 結(jié)束語

　　FD1500型制袋封切機的性能雖已達到最初的設(shè)計目標(biāo)(在袋長為1000mm時锚蛀，制袋速度：60個/分)曙悠，但PLC脈沖輸出頻率尚有較大余量可用。使用標(biāo)準(zhǔn)100mm直徑膠輥時核宿，可改變伺服電機電子齒輪比烘韩，在保證控制精度的前提下，更進一步加大PLC脈沖輸出頻率的余量贬奢。以上有利因素均為FD1500型制袋機提高加工速度奠定了良好的基礎(chǔ)乍厉。二次開發(fā)時，加大減速比至1：3悦追，將突破伺服負(fù)載/電機轉(zhuǎn)子慣量比過大這一限速瓶頸凹蜈，最終提高生產(chǎn)效率。

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膠輥色標(biāo)圖片

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