PLC高速计数器功能应用在定位控制上的案例Word文件下载.docx
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由于设备的单片机控制系统老化,造成定位不准,切纸动作紊乱,不能正常生产。
但此控制系统是早期产品,没有合适配件可替换,只能采取改造这一途径。
目前国内进行切纸设备进给定位系统改造主要有两种方式,一是利用单片机结合变频器实现,一是利用单片机结合伺服系统实现,不过此两种改造方案成本都在两万元以上。
并且单片机系统是由专业开发公司设计,技术保守,一旦出现故障只能交还原公司维修或更换,维修周期长且成本高,不利于改造后设备的维护和使用。
我们结合自己设备的特点提出了新的改造方案,就是用PLC的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制,并利用HMI(人机界面HumanMachineInterface)进行裁切参数设定和完成一些手动动作。
二、改造的可行性分析
现在的大多PLC都具有高速计数器功能,不需增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百KHz的脉冲信号,而切纸机对进给系统的精度和响应速度要求不是很高。
可以通过对切纸机进给系统相关参数的计算,合理的选用编码器,让脉冲频率即能在PLC处理的范围内又可以满足进给的精度要求。
在进给过程中,让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进行比较,根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制,实现接近设定值时进给速度变慢,从而减小系统惯性,达到精确定位的目的。
另外当今变频器技术取得了长足的发展,使电机在低速时的转矩大幅度提升,从而也保证了进给定位时低速推进的可行性。
三、主要控制部件的选取
1、PLC的选取
这两个部件我们都选用了三菱公司的产品,分别是FR-E540-0.75K-CH和F920GOT-BBD-K-C。
四、F920GOT-BBD-K-C的特点
F920GOT是带按键型的HMI,它的使用和编程非常简单方便。
它具有以下特点:
1)可以方便的实现和PLC的数据交换;
2)通过本身自带的6个功能按键开关,可以控制PLC内部的软继电器,从而可以减少PLC输入点的使用;
3)具有两个通讯口,一个RS232C(用于和个人电脑通讯)和一个RS422(用于和PLC通讯),利用电脑和F920GOT相连后不仅可以对HMI进行程序的读取和上传,还可以直接对PLC的程序进行上传下载、调整和监控。
五、PLC和HMI程序的编写
此工程中程序的难点主要在于数据的处理上。
在切纸机工作过程中除手动让进给定位机构前进后退外,还要实现等分裁切功能和指定具体位置定位功能,并且HMI上还要即时显示定位机构的当前位置。
我们为了简化程序中的计算,采用了两个高速计数器C235和C236。
C236通过计算前进后退的脉冲数,再进行换算后用于显示进给机构的当前位置;
C235用于进行精确定位。
定位过程是这样的,每次进给机构需要定位工作时,通过计算把需要的脉冲数送到C235,不论进给机构前进还是后退C235进行减计数,同时对C235中的数值进行比较,根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制,实现接近设定值时进给速度变慢,从而达到精确定位。
因为任何系统都有惯性和时间上的迟滞,所以变频器停止输出的时间并不是C235中的计数值减小到0时,而是让C235和一个数据寄存器D130比较,当C235中的值减小到D130中的设定值时PLC控制变频器停止输出。
D130的值可通过人机界面进行修改和设定,在调试时通过修改这个值,以达到定位准确的目的。
显示定位机构当前位置的程序见下图1,
图1显示定位机构当前位置程序段
实现定位控制的程序段见下图2。
图2定位程序段
还有一个问题是参数设定时的小数点位问题,实际工作中在设定位置时要精确到0.1mm。
这个问题在一些单片机系统中常会遇到,常见的处理办法是加大一个数量级,就是设定数据时,在人机界面上用1代替0.1mm,10代替1mm。
不过我们在处理此问题时通过HMI中对数据的设置和PLC的程序编写达到了所见即所得的效果。
HMI中主要是对数值的格式要设定好。
HMI中的设置画面见下图。
图3HMI中数据设置画面
比如我要等分裁切10.5mm的纸,就可以在HMI上设定为10.5,而不是像我公司其它设备上要设为105,但PLC的寄存器D128的内容是105而不是10.5,这样在计算需要的脉冲数时就要用下面一条命令:
MULD128K5D10(此命令中尽管编程时D11不出现但实际上寄存器D11被占用,不能再应用于其它地方,否则会出现问题。
)
而不是用:
MULD128K50D10
编程中其它应注意的问题。
一是双线圈问题。
本工程中利用条件跳转和步进指令避免了双线圈问题。
二是误信号问题。
编码器是一种比较精密的光电产品,受振动时不可避免的会出现误信号,而切纸机在执行裁切动作时会造成很大振动,如果忽视这个现象,定位精度和执行机构当前位置的显示都会不准确。
本工程中处理方法参见上面例子程序图1,只有Y3、Y4接通,即只有进给机构前进和后退时才让C236进行计数,这样就屏蔽了裁切时震动造成的误信号。
六、变频器的参数设置
此工程中需设定的变频器的主要参数见下。
参数号名称设定值
0转矩提升8%(低速时电机转矩不足时可提高此数字)
43速设定(高速)30Hz
53速设定(中速)10Hz
63速设定(低速)2Hz
7加速时间0.5s
8减速时间0.5s
24多段速设定(4速)50Hz
79操作模式2(只执行外部操作)
在调试过程中为了达到定位速度和精度的完美结合,应对三段速设定值,加减速时间和HMI中D130、D200和D202的数值进行相应调整。
七、结论
通过上述的改造过程,完全恢复了我们切纸机的功能,试用三个月以来运行非常稳定。
由这个应用实例可以看出结合PLC的高速计数器功能,合理的进行应用,在一定场合可以取代高成本的定位控制系统,实现控制系统最优的性价比。
也迎合了我国当前提出的建设节约型社会的宗旨。
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