基于PLC的增量式剪切控制系統

分類：解決方案日期：2011-10-13 00:00:00 來源：西部工控網

1 引言

　　增量式剪切控制，對本系統來說主要是按要求對特定的銅片進行定長或增量式剪切。剪切后的銅片壓制成銅排做成軟連接器產品，用于電控柜等電器設備的電流引入，滿足客戶對產品規格的不同要求。根據設置的增量不同，軟連接器可以彎曲不同的角度，相比于相同長度的銅片做成的連接器，節省空間、美觀，散熱效果好。對小企業或加工中心來說，面對的是大量零散的、需求量小的、品種規格多的用戶，它所需要的是價格相對便宜，又能保證剪切質量和剪切精度，操作簡單、方便、靈活的剪切生產線，為此我們開發了銅片剪切自動控制系統。該系統現已投入實際生產運行，運行穩定可靠。

2 系統設計

　　2.1 工藝解構

　　剪切系統的工藝示意如圖1所示，此圖主要是該剪切生產線的機械部分。主要有開卷機、活套光電開關檢測、夾送輥、剪切機、拉料機等五部分組成。開卷機主要由變頻器電機控制，可以完成對原材料的開卷和收卷動作；位于緩沖坑中的光電開關的作用：根據銅片的下垂程度，決定開卷機的運行速度，保證正常送料；夾送機構由交流伺服電機驅動旋轉，完成板料的定長和增量式傳送；剪切機有高壓氣體控制，左右沖交替進行，由左右兩邊的接近開關控制。

圖1 增量式剪切系統工藝示意圖

　　2.2 電控系統設計

　　系統參數設定和顯示通過觸摸屏完成。整個系統的控制部分主要有plc、伺服驅動器來完成，系統控制如圖2所示。

圖2 系統控制示意圖

　　根據系統運行和控制要求，選用富士的micrex-sx spb系列plc，其使用簡單，功能強大，最優性能價格比，能滿足各種各樣自動化控制需要，且具有尺寸小不受安裝場所限制，大容量內存，高速指令功能；并提供了方便、簡潔、開放的通信功能；可直接連接pod；使micrex-sx spb系列plc可以很好的滿足控制要求。人機界面選用富士ug221系列觸摸屏，黑白，5.7寸。進行參數的設定、顯示。伺服系統采用武漢邁信的伺服驅動器和華大電機。變頻器選用富士的frenic multi系列變頻器。

3 增量式剪切控制

　　3.1控制原理

　　板材定尺和增量式剪切部分是整套設備的關鍵，剪切是在材料停頓時刻進行的，也就是說，切刀刀口分離時，控制系統啟動，送料長度由plc、伺服驅動器聯合進行控制。觸發開始后，系統直接以預設的加減速率、最高速度、目標長度以及所設增量為基本參數，計算出運轉速度曲線，直接驅動伺服電機送料，若設定單位脈沖的移動量和編碼器每轉一圈的脈沖數，當夾送輥的直徑一定時，夾送輥每轉一定的角度或圈數，板料的移動長度也就確定了。當plc“指示”伺服驅動器所發出的脈沖數達到所設定的脈沖數(即長度)時，plc發出信號，交流伺服電機停止轉動，同時，剪切系統的電磁鐵通電，氣缸執行剪切動作。剪切機構的每一次剪切使接近開關獲得一個脈沖，此脈沖作為計算剪切數量。依次循環，自動地將卷材切割成一定數量的定尺或增量式長度的板材。

　　3.2參數設置

　　(1) 主軸轉速(自動運轉時，下同)的確定:確定主軸的轉速要兼顧兩個方面：一是生產能力；二是轉動慣性。轉速不是越快越好，太快，轉動慣性大，達不到精確停止的要求，剪切長度精度不高；慢了，達不到生產率的要求；在此系統中有一個合理的速度范圍供用戶選擇。

　　(2)脈沖當量的確定:在本例中，之所以能進行高精度定尺和增量剪切，實際上就是精確的控制夾送輥每個脈沖轉動的角度(脈沖當量)。當夾送輥直徑一定時，它轉過一定的角度，就對應轉過一定的弧長，即為板料移動的長度。從理論上說，脈沖當量越小，剪切長度精度越高，但對控制系統的要求也越高，不經濟。一般情況下，脈沖當量比加工精度高一個數量級即可；本系統剪切長度一般在2cm～200cm之間，要求精度為0.01cm。伺服電機主軸轉四圈(50mm/圈)，夾送輥轉一圈(200mm/圈)，所設脈沖當量為0.01mm/脈沖，等夠滿足精度要求。

4 系統軟件設計

　　系統軟件的設計包括觸摸屏的軟件設計和plc的運行控制軟件設計兩部分。

　　4.1 人機界面的軟件設計

　　本系統人機界面所有畫面均用ug00s-cwv3軟件進行設計，有四幅畫面組成：開機畫面、手動畫面、自動畫面和信息顯示畫面。經ug00s-cwv3編譯無誤后，從個人電腦中下載到人機界面，如果與plc的通信能正常進行，并且plc側相應的程序也正確無誤，則即可使用。人機界面通過rs422通信電纜直接與與plc編程器端口連接，實行命令設定型通信。根據來自人機界面的請求命令，可以實施plc內部存儲器的讀寫操作。plc完成處理后，回送答復給外部設備。plc側不用特意編寫通信程序。這里只給出手動，數據輸入和自動畫面。

　　(1) 手動畫面：手動畫面主要完成板料安裝時或剪切完后對主要機械部分的控制調整。

　　開卷和收卷按鈕，按下后做做開卷和收卷動作，松開后停轉；進料和退料按鈕，按下后伺服進料和退料，松開伺服停轉；左沖按鈕：按一下沖頭左沖，如果沖頭不動，說明沖頭在左邊；右沖按鈕：按一下沖頭右沖，如果沖頭不動，說明沖頭在右邊；拉料開按鈕：按一下切片送料運行；拉料關按鈕：按一下切片送料停止；返回按鈕：返回開機畫面，如圖3所示。