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1、1、基于 PLC、变频器与触摸屏控制的定长剪切系统一、项目描述利用 PLC、变频器与触摸屏对负载进行速度调节实现定长剪切。二、知识点：1、 编码器的使用2、 变频器的使用：多段速控制，电子制动3、 Plc 的使用：基本指令、高速计数、数据处理及运算及部分功能指令的 运用引言卷材剪切机械是机械制造行业最常用的设备之一。开卷切割机完成的最基本动 作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心是一个单轴定 位控制。开卷切割机其推进定位系统的实现是利用 PIC 控制的。控制过程是这 样的，当接收编码器的脉冲信号达到设定值后，PIC 系统输出信号，变频器输出 改变，断开进给电机的输入电源，制
2、动电阻投入，刹车起作用以消除推进系统的 惯性，从而实现精确定位。我们结合自己设备的特点设计出了的制造方案，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 Human Machine Interface）进行裁切参数设定和完成一些手动动作。上刀口编码器电动滚轮卷材开卷剪切机工作理原图下刀口2、设计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，而卷材剪切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
3、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。3、主要控制部件的选取3.1 PLC 的选取设备需要的输入输出信号如下：输入点手动/自动转换手动卷取轮正转手动卷取轮反转手动剪切下行手动剪切上行剪切到上限位剪切刀下限位原点位置自动启动自动停止急停X10X11X12X13X14X15X16X17X
4、18X19X20输出点卷取机正转卷取机反转高速运行中速运行低速运行剪切刀上限位剪切刀下限位Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6针对这些必需的输入点数，选用了 FX1s30MR 的 PLC，由于输入点少， 从而为选用低价位的 FX1s 系列 PLC 成为可能，因为 FX1s 系列 PLC 输入点最 多只有 16 点。另外此系列 PLC 的高速计数器具有处理频率高达 60 千赫的脉冲的能力，足可以满足卷材剪切机对精度的要求。3.2 编码器的选取编码器的选取要符合两个方面，一是 PLC 接收的最高脉冲频率，二是进给 的精度。我们选用的是编码器分辨率是 500P/R（每转每相输出 500 个脉冲）的。 通过验
5、正可以知道此分辨率可以满足上面两个条件。验证所需的参数：电机最高 转速是 1500 转/分（25 转/秒）、进给丝杆的导程是 10mm/ 转。验证如下：本系统脉冲最高频率25 转/秒500 个/转2（A/B 两相）25KHz理论进给分辨率10mm/500=0.02mm同时由上面的数据知道进给系统每走 1mm 编码器发出 50（此数据很重要， 在 PLC 程序的数据处理中要用到）个脉冲信号。由于此工程中对编码器的 A/B 相脉冲进行了分别计数，使用了两个高速计数器，且在程序中应用了高速定位指 令，则此 PLC 可处理的最高脉冲频率为 30 千赫，因此满足了第一个条件；我们 的切纸机的载切精度要求
6、是 0.2mm ，可知理论精度完全满足此要求。3.3 变频器和 HMI 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-E540-7.5K-CH 和 F920GOT-BBD-K-C。4、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。5、PLC 程序的编写6、HMI 界面设计七、结论与心得及实验过程中出现的故障现象及其解决办法通过上述的设计，完全达到开卷切割机的功能，试用运行非常稳定。由这 个设计可以看出结合 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。总体来说本次课程设计还是成功的，完成了起初 的设计要求及预想目标。