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1、.PLC与文本屏、编码器、变频器程序实例之一可调定长自动裁切控制装置5.3.1 可调定长自动裁切控制装置的系统构成旋转编码器气动裁切刀具刀位检测开关主轴皮气待裁切板材动弹性连轴器带控电动机制装置电磁阀变频器输送方向输送带图 5-28 可调定长自动裁切控制装置系统配置示意图裁切机器由机体、传送带、气动裁切刀具等机械部件和变频器、电机、刀位检测开关、旋转编码器等电力拖动部件和长度检测部件构成。机器工作原理简述：由变频器控制电机起停与速度，电机由皮带拖动机器主轴， 主轴带动输送带，输送带将待裁切板材源源不断地输送至裁切刀具下；旋转编码器经弹性连轴器（可用软塑料管代用）与机器旋转主轴连接，对主轴的运行
2、线距离进行脉冲计数，当设定长度（设定脉冲数）与编码器计数长度相等时，由PLC输出下刀指令，变频器停止运行，输送带停止输送，下刀电磁阀动作，气动裁切刀具下行，对输送带上的板材进行裁切。裁切过后，系统又自动启动运行。系统设计要求：1 ）、板材输送速度可以调节。采用变频器拖动电机满足此要求；2）、裁切长度可以设定，并可以监控，采用PLC与文本屏相结合，满足此要求；3 ）、机器主轴的直径规格不一， 与长度设置互有影响， 应考虑此因素。 可用文本屏可对主轴数据 （轴周长）修正；4）、选用旋转编码器的型号不同，脉冲计数值 / 周有别。 用文本屏可对旋转码器的脉冲计数值/ 周数据进行修正；5）、正常输送使用
3、一个可调整的较高的输送速度，称为变频高速； 而当输送长度接近于裁切长度时，输送带应进入低速运行阶段，称为变频低速（可为一固定速度），这样便于提高裁切精度和裁切质量。低速输送距离（长度）可以根据现场操作运行情况，由文本屏设置；.6 ）、下刀裁切时，输送带必须停止输送，裁切完毕后，输送带开始运行。下刀裁切至重新运行，需有一个适宜的延时时间，如时间太短，刀具未升到原位，容易与板材相顶，损坏板材和刀具。若时间过长，会导致本班产量降低。这个下刀时间（实际为刀具复位时间）也可以由文本屏进行设置；7 、本班产量裁切张数，可以在屏面上显示和监控。下一班人员可将显示值复位清零，重新计数；8 、系统的运行方式：用
4、按钮启动和停止，实现自动裁切功能。计系 系刀旋 数统 统位转 信启 停光编 号动 止电码 输信 信信24G器 入号 号号N蓝棕11三相输入电源GB1-FDD文本屏12CL1 L2 L3BSP10BB黑棕0SS6白T黑YD204VL4RS232-DDB9M24V 0绿RTRP1R S T00 01 0203 04 05COM0 24V 24G 2.2k-10k+10VRS232可编程序控制器VS1DB9MK7M-DR10S伟创变频器L N C0M0 40COM1 41COM2 42 43GNDAC60-1.5G/2.2PFU1LCOM2AFWDEX2UVWYA1JVN20Y2M2NM下(变 变变
5、气750W电动机频 频频刀 压皮带输送机电 裁器 器器磁 切起 高低阀 )/ 速速停图 5-29可调定长裁切装置系统电气压原理（接线）图根据以上要求，核算了PLC的 I/O 点数，绘制系统原理接线图并编写控制程序。可调定长裁切装置选用10 点 LS/K7MDR10S型 PLC 、 YD204VL4文本屏，和伟创AC60/1.5kW 变频器，用CDD-11N型接近开关（常态为接点接通，检测物体到位后，接点开断）采集刀位信号，用TRD-2T600BF型旋转编码器测量板材长度。PLC 的 P40 端子控制下刀电磁阀，进行裁切控制；P41 端.子输出接点信号做为变频器的FWD 运转信号。变频器的运转频
6、率由RP1 电位器调节给定；P43 端子连接变频器的X3 端子， X3 端子功能被设置为点动，该端子信号输入时，变频器以点动（低速）频率运行。变频器应该调整的参数值：1） 运行 / 停止命令， E-01：置 1，端子起 /停控制；2） 主速频率给定E-02：置2，端子 VS1 ， 0 10V 信号，由外接电位器调整；3） 控制端子X3 功能选择F-02：置1，正转点动运行；4） 点动频率E-25 ：根据运行需要调整。先预置为7Hz；5） 停机方式E-34 ：置1，自由停车；6） 电机过流保护E-57：设定值应等于电机铭牌上的额定电流值或为电机额定电流的1.1 倍；7） 加速时间根据需要调整，为
7、提高工效，将加速时间设为0.3 秒，减速时间设为0.6 秒。变频器在较短时间加速至全速，容易出现过载报警与停机。为了满足用户快提速和提高产量的要求，将 750W 电机配用 1.5G 型变频器。图 5-29 配线图中，裁切刀位位置由光电开关检测，检测信号由P05 端子输入。刀位输入静态为常闭点信号， 裁切到位后， 输入一个常闭点的开断信号；编码器的计数信号由P0、P1 两个输入端子进入，本例程序电路，通过参数已将HSC 0（高速计数通道1）设置为两相CW/CCW 工作模式（设置方法详见第三章的第二节） ， CW ：正转计数；CCW ：反转计数。输送带正向运行时，P00 输入信号有效，程序电路对从
8、P00 端子输入的信号进行加计数；输送带反向运行时，P01 输入信号有效，对从 P01 端子输入的信号进行减计数。这样，当因某种原因需进行倒车时，高速计数的结果会自动减去倒车尺寸，保障裁切长度的准确。程序电路（见下图5-30、图 5-31 ）：程序电路完成的主要任务是对输送带输送的板材进行长度计量和裁切控制，因而 13-63 程序步为一段对高速计数输入的高速计数脉冲进行相关算术计算的程序，从而得出裁切长度、减速距离与当前长度监控值等数据（见下文程序解析）；裁切控制应用了HSCST （高速计数有效）指令，以取出旋转编码器输入的计数脉冲数，并存入数据寄存器D5 中，供计算电路采用。程序电路中还用到
9、了触点比较指令和普通计数指令（计数器C0），相对应的程序电路解析见下文。下面先行给出整体的程序电路，请读者对应右侧注解，参考相关指令的用法，再与后文的文本屏画面相结合，找到画面与程序电路的结合点（相关软元件的来龙去脉）。.05913636874768084M6MAP5MDP41运行标志点动命令刀位光电预备点动变频高速M0AM6P5P43低速命令运行标志刀位光电变频低速P2P3M0系统启动系统停止系统运行M0系统运行F0000DMULD3510D3514D3516RUN标志32位 乘以裁切长度编码脉冲结果寄存1DDIVD3516D3512D351832位 除以结果寄存1 轮周长总长度脉冲数DMU
10、LD3550D3514D353632位 乘以减速距离编码脉冲结果寄存2DDIVD3536D3512D353832位 除以结果寄存2 轮周长 减速距离脉冲数DSUBD3518D3538D352032位 减去总长度脉冲数开始减速脉冲数减速距离脉冲数DDIVD0005D3512D352232位 除以高速计数轮周长 结果寄存3DDIVD3522D3514D353232位 除以结果寄存3编码脉冲 当前长度值M0BU CTUC000下刀命令M50R <S>0999本班产量计数复位 / 屏键F0000DMOVC000D3530RUN标志32位数据传送裁切张数本班产量监控M0MCS 0系统运行主触
11、点控制开始P5TON T5 0001刀位光电干扰抑制M0T5DM5系统运行干扰抑制运行条件2M0DM2系统运行运行条件1.变频器主速运行控制变频器点动运行控制系统运行起 / 停控制以下程序为算术指令运用:长度设定乘以编编码器周脉冲数结果寄存于 D3516乘法算式:D3510 D3514来自于屏 / 设定画面结果寄存 1除以轮周长结果寄存于 D3518 除法算式: D3512 来自于屏 / 设压画面 D3518 去往屏 / 监控画面减速距离乘以编编码器周脉冲数结果寄存于 D3536乘法算式:D3550 D3514来自于屏 / 设压画面结果寄存 2除以轮周长结果寄存于 D3538 除法算式: D3
12、512 D3538 来自屏 / 设压画面D3518减D5358内部寄存数值结果寄存于 D3520减法算式:D3520来自屏 / 设定画面高速计数除以轮周长结果寄存于 D3522除法算式:结果寄存 3除以编码脉冲数 / 周结果寄存于 D3532 除法算式: D3532 去往屏 / 监控画面本班产量 / 裁切张数计数裁切张数复位 / 下一班计数产量计数传送给至屏面显示计数器 C0中数值传送至 D3530 D3530 去往屏 / 监控画面主触点控制开始至MCSCLR 0结束裁切后由刀位光电信号启动运行系统由 P2按钮启动运行图 5-30 可调定长裁切装置PLC 程序电路第一段.87M5MBM6运行条
13、件2运行标志M2下刀命令运行条件1M6运行标志92M6P40HSCST 00000 0009999999 D5运行标志下刀气阀高速计数长度值103P40DMOV00000D5下刀气阀数据传送长度值112M6TON T1 0005运行标志防顶延时116T1D5D3520M0BM0A防顶延时长度值预置减速距离下刀命令低速命令D5D3518M0B长度值设定长度下刀命令136M0BM4P40下刀命令下刀动作结束下刀气阀P40TON T0 D3500下刀气阀下刀时间142T0M4下刀时间下刀动作结束144MCSCLR0主触点返回左母线145END程序无条件结束.自动运行 , 运行条件成立旋转编码器脉冲计
14、数值放入寄存器 D5下刀动作信号 , 将计数值清零复位操作时 , 将计数值清零刀具抬起后 , 变频器运转条件比较指令:当计数长度值与预置减速距离相等时M0D触点动作 . 变频器转入低速运行预备下刀裁切 . 提高裁切精度条件比较指令:当计数长度值与设定长度值相等时裁切指令发出.D3520 D3518来自屏 / 设定画面裁切动作实施裁切动作时间预留下刀控制电磁阀得电时间D3500来自屏 / 设定画面载切动作结束下刀电磁阀失电主触点控制结束程序结束图 5-31 可调定长裁切装置PLC 程序电路第二段文本屏的画面编辑一般情况下，先将PLC程序电路编写完毕，再据程序电路的“相关的元件地址”编辑文本屏画面
15、。程序电路与文本屏画面两者产生联系的元件如下表所示。.表 5-5 PLC 程序电路与画面联系元件表元件编号信号去向元件作用与属性M50由屏 PLC开关量控制。用于本班产量计数的清零（复位）3号“监控”画面复位按钮（定义为左行箭头功能键）D3510由屏 PLC数据处理。用于裁切长度设定。（设定）寄存器2号“设定 1”画面，定义“设定” ，文字提示：裁切长度毫米。D3550由屏 PLC数据处理。用于预置减速距离设定。（设定）寄存器2号“设定 1”画面，定义“设定” ，文字提示：预置减速毫米。D3512由屏 PLC数据处理。用于主轴直径设定。（设定）寄存器4号“设定 2”画面，定义“设定” ，文字提
16、示：主轴周长毫米。D3514由屏 PLC数据处理。用于旋转编码器脉冲数/ 周的设定。（设定）寄存器4号“设定 2”画面，定义“设定” ，文字提示：编码脉冲脉冲 /转。D3500由屏 PLC数据处理。用于下刀时间（刀具复位时间）的设定。（设定）寄存器4号“设定 2”画面，定义“设定” ，文字提示：下刀时间秒。D3530PLC屏数据处理。用于本班产量（裁切张数）的监控、显示。（监控）寄存器3号“监控”画面。文字提示：本班产量张。D3532PLC屏数据处理。用于当前长度的监控、显示。（监控）寄存器3号“监控”画面。文字提示：当前长度毫米。文本屏画面如下:图 5-32 1号画面。画面描述：开机画面。1
17、 号画面：除了用文字串键入一些说明外，使用三个功能键，均是担任画面跳转功能的。左行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 3”。文字提示：监控。按此键转转3 号“监控”画面；右行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 2”。文字提示：设定。按此键转2 号“设定 1”画面；下行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 5”。文字提示：帮助。按此键转5 号“操作说明 1”画面。2 号画面，编辑和定义了两个“设定型”寄存器，用于设定“裁切长度”的寄存器D3510 和用于设定“减速距离”的定时器 D3550。此外，还编辑了两个画面跳转功能键画面。上行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 1”。文字提示：返回。按此键时
18、返回1 号开机画面；“ 8”数字功能键：定义为“画面跳转”、“ 4”。隐形键。按此键时，转换到4 号“设定 2”画面。2号画面（见下图5-33 ）：将数字小键盘中的“8”键，设置为隐形功能键，按此键时将从2 号画面跳转到 4 号（设定 2）画面。“ 8”键，在编辑软件中以“模糊图形”的形式出现，但实际屏显示画面中，该键是“隐形”的。为什么在该画面要定义一个隐形键用作画面转换呢？这是因为：4 号（设定2）画面内容，有主轴直径、编码器类型及下刀时间的调整，这些数据的随意调整会造成裁切长度的不准确，.从而造成材料的报废！采用隐形功能键，对该键的应用只有少数操作人员得知和可以进入设定2 画面，进行有关
19、设置。无关人员，轻易不会进入设定2 画面，避免了误调节造成的损失。隐形键的使用，往往是出于对重要可调节数据（画面）的保护，而设置的。图 5-33 2号画面。画面描述：设定1图 5-34 3号画面。画面描述：监控3号画面为监控画面，定义了两个数据寄存器，用于本班产量（裁切张数显示）监控的D3530 和当前长度（当前板材计量长度）值显示的D3532。 数据寄存器的内部数据来自PLC程序电路。定义了左行箭头功能键为开关量控制位元件M50，用于对本班产量和当前长度计数值的复位。.定义了上行箭头功能键为“画面跳转”键，按此键时画面返回到1 号开机画面。图 5-35 4号画面。画面描述：设定24号画面是针
20、对装置机械特性和器件类型，进行的相关设定。 定义了三个 “设定型” 寄存器， D3512 ：用于设定“主轴周长”； D3514：用于设定“编码脉冲”； D3500：用于设定“下刀时间”，为定时器T0的定时时间设置。画面设定数据是由文本屏下传至PLC程序电路，此类数据寄存器，应选中“设定”！上行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 1”。文字提示：返回。按此键时返回1 号开机画面；图 5-36 5号画面。画面描述：操作说明15-8号画面，是操作说明的文字处理画面，画面底部的按键，设置的都是画面跳转功能。下行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 6”。文字提示：下页。转6 号“操作说明2”画面；上行箭
21、头功能键：定义为“画面跳转”、“ 1”。文字提示：上页。返回1 号开机画面。.图 5-37 6号画面。画面描述：操作说明2下行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 7”。文字提示：下页。转7 号“操作说明3”画面；上行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 5”。文字提示：上页。转5 号“操作说明1”画面。图 5-38 7号画面。画面描述：操作说明3下行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 8”。文字提示：下页。转8 号“操作说明4”画面；上行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 6”。文字提示：上页。转6 号“操作说明2”画面。图 5-39 8号画面。画面描述：操作说明4上行箭头功能键：定义为“画面跳
22、转”、“ 7”。文字提示：上页。转7 号“操作说明3”画面；右行箭头功能键：定义为“画面跳转”、“ 1”。文字提示：返回。返回1 号开机画面。画面元件的定义和使用特点：1）使用寄存器的编号为3500 以后的编号，具有断电保持功能，便于本班产量等的计数保持，断电后，重新启动装置后，能在原计数值上继续累加。如不考虑断电保持功能，则可以采用任意编号的寄存器，如 D1、 D2；2 ）同一功能键，在不同画面，可设置为不同的功能或相同的功能，如上行箭头键，可设置为上页跳转；在另一面面，又被设置为向开机画面的跳转。可以被重复设置和使用；3 ）在设置界面，按 SET 键在各个要设置数据之间切换，按左右键切换到
23、需要修改的数据位。按上下键修改数据，修改完成按 ENT 确认数据修改。程序电路解析1、算术指令的应用：MUL，乘法指令； DIV，除法指令； ADD，加法指令； SUB ，减法指令。 16 位数据处理指令；将指令前面加D，变为 DMUL 、 DDIV 、 DADD 、 DSUB ，则变为处理32 位数据的算术指令。注意： 高速计数器的计数范围为十进制32 位，其设定值也为十进制32 位。当利用传送或算术指令.对高速计数进行处理时，应该采用32 数据处理指令。当误用16 位数据处理指令时，会出现程序电路不被执行或运算数据错误的状况。遇到这种情况，可以改变数据格式（如将UML指令改为DUML指令）
24、试之。这也是在编程中经常遇到的问题。算术指令不能直接与左母线连接，故用F0000（运行中接通）特殊辅助继电器触点，连接算术程序电路。F0000RUN标志DMULD3510D3514D3516总长度脉冲数计算步骤一13第一行32位 乘以长度设定编码脉冲 结果寄存1计算出总长度脉冲数第二行DDIVD3516D3512D35181、用于长度值监控32位 除以结果寄存1 主轴周长 总长度脉冲数2、用于减速距离的计算第三行DMULD3550D3514D3536减速距离的计算步骤一32位 乘以减速距离编码脉冲 结果寄存2第四行DDIVD3536D3512D3538减速距离的计算步骤二32位 除以结果寄存2
25、减速距离脉冲数主轴周长第五行DSUBD3518D3538D3520得出开始减速距离脉冲数32位 减去总长度脉冲数开始减速脉冲数（对应减速长度）减速距离脉冲数第六行DDIVD0005D3512D3522当前长度值计算步骤一32位 除以高速计数轮周长 结果寄存3第七行DDIVD3522D3514D3532得出当前长度值32位 除以结果寄存3编码脉冲 当前长度值图 5-40 可调定长裁切装置 PLC 程序电路中的算术指令电路此段程序为本程序的中心部分，配合文本屏的数据设置，对寄存器中的数据进行加、减、乘、除运算，对板材长度和减速距离进行计算，用于下刀裁切控制和裁切前变频器的低速运行控制。决定裁切长度
26、的三个量：编码器脉冲数/ 周、主轴周长和长度设定值。因为是采取旋转编码器来计数的，一张皮子的总长度，对应的是编码器的脉冲数，而上段程序中，加、减、乘、除运算的任务，便是根据编码器的旋转一周的脉冲数和机器主轴一周所运转的线距离和长度设定值，算出总长度脉冲数的。为了计算方便，假设主轴周长为100 厘米，编码器脉冲数/ 周为 100，即一个脉冲数对应传送带输送长度为1 厘米。那么现在设定长度为1000 厘米，编码器应该输送出多少个脉冲（总长度脉冲数）？这是一个简单的数学计算题，可列出下面一个等式：因为：主轴周长/ 编码器脉冲设定长度/ 总长度脉冲数所以： 总长度脉冲数编码脉冲×长度设定/
27、主轴周长（100× 1000/100 1000 个脉冲数）程序电路中，也是按上述算式，采用两个计算步骤来完成总长度脉冲数的计算的。电路第一行， 先完成编码脉冲×长度设定，将乘积存入于D3516 寄存器；电路第二行，再将D3516（乘积） / 主轴周长，从而得出设定长度对对应的总长度脉冲数（数值存于D3518）。.将计算所得总长度脉冲数（ D3518）与旋转编码器实际输入脉冲数（ D5）相比较，当两者相等时，裁切刀具动作，即得到按长度设定所要求的板材长度。D5 D3518M0B长度值 设定长度下刀命令图 5-41 可调定长裁切装置 PLC 程序电路中的下刀命令电路第三、四、五
28、行电路，是对开始减速脉冲数的计算电路。裁切长度为1000 毫米，要求输送长度达800 毫米时，控制变频器用点动速度（低速）运行，以提高裁切精度和裁切质量。需计算出800 毫米所对应的编码器脉冲数，在实际编码器输入脉冲数与此相等时，PLC 的 40 接点停止输出，变频器高速运行停止， 43 输出接点接通，变频器以设定点动速度（低速）运行。根据机械设备运行状态，减速距离可由屏面进行设置。计算步骤与版式：第一步，先算出减速距离的脉冲数200 毫米所对应的脉冲数，再将总长度脉冲数减去减速距离脉冲数，即得出开始减速脉冲数了。减速距离的计算用如下算式：减速距离脉冲数减速距离×编码脉冲/ 主轴周长
29、减速距离的计算由第三、四行电路完成。第五行电路为减法算式：总长度脉冲-减速距离脉冲数开始减速脉冲数将计算所得开始减速脉冲数（D3520）与旋转编码器实际输入脉冲数（D5）相比较，当两者相等时，PLC的 P43 接点动作，变频器转换成低速运行，为下刀裁切做好准备。D5D3520M0BM0A长度值预置减速距离下刀命令低速命令图 5-42 可调定长裁切装置 PLC 程序电路中的低速命令电路下刀命令与低速命令程序电路，使用了触点( 条件 ) 比较指令。程序电路第六、七行，是对当前长度值的计算，所得结果上传到屏面，用于对当前长度值的监控：待裁切板材已被输送多少毫米？计算方式同总长度脉冲数的方法一样。2
30、、高速计数功能的启用92M6P40HSCST 00000 0009999999 D5旋转编码器脉冲计数值放入寄存器 D5长度值运行标志 下刀气阀高速计数103P40DMOV00000D5下刀动作信号 , 将计数值清零下刀气阀数据传送长度值图 5-43 可调定长裁切装置PLC 程序电路中高速计数处理电路该程序中启用了编程器中的高速计数有效（ HSCST）功能。 旋转编码器输入的A、B 两相脉冲信号分别从 PLC的 P0、P1 两个端子输入。 计数形式为两相CW/CC计数模式。 高速计数功能 （对应 P0 端子输入）可通过编程软件左上侧的参数工具设置。当设置为CW/CCW两相计数模式时，P1 端子
31、也被自动占用。高.速计数的设置画面如下：图 5-44 可调定长裁切装置 PLC 程序电路中高速计数的设置将 P0 端子输入高速计数设置为：线性计数器。两相CW/CCW模式。高速计数指令含义。HSCST 0000 0009999999 D5 ： HSCST 00000为 P0、 P1 端子输入的CW/CCW（正转 / 反转）计数脉冲； 0009999999 ，为计数设定值，当设定值到时，相对应特殊继电器动作，在这里只是应用其计数功能， 不取用对应位元件的开关量信号， 故将设定值设得大一点， 满足设定长度的要求即可以了； D5，为计数当前值寄存器，若在程序监控状态，可看D5右边显示的当前计数值。这里是将计数当前值，放入D5 寄存器中，用于下刀命令和低速命令电路的比较条件。5-31程序电路中，当（P40 端子接点）下刀电磁阀动作一次，即将数据0 传送（ DMOV）至 D5 中，完成对当前计数值的清零，为下一次裁切做好长度计数准备。MOV，16 位数据传送指令；在指令前加D，为 32 位数据传送指令。高速计数的计数当前值，为32 位十进制数据，故需用DMOV指令。旷野之雪2011年 8月 5日.