文章闡述了矯直機(jī)控制系統(tǒng)的原理、硬件設(shè)計(jì)、軟件編程歐姆龍PLC

    一 引言
    可編程序控制器PLC因其技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、質(zhì)量?jī)?yōu)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性好；有完善的輸入輸出功能模塊，系統(tǒng)能靈活處理模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量；而且具有完善的軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)過程檢測(cè)、執(zhí)行、控制、報(bào)警以及圖形畫面顯示打印等功能矯直機(jī) 基于此,選用了OMRON公司CPM2Ａ可編程序控制器實(shí)現(xiàn)了無錫海得魯公司的矯直控制系統(tǒng)矯直機(jī)

    二 矯直機(jī)控制系統(tǒng)原理
    根據(jù)工藝要求、設(shè)計(jì)的控制原理框圖如下：

    放卷機(jī)將鋁管在矯直機(jī)牽引下自然放卷，通過一排雙曲輪將彎曲的鋁管矯直矯直機(jī) 將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在傳送帶上，用于檢測(cè)鋁管傳送速度，隨鋁管的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的脈沖送入PLC中，經(jīng)過PLC的計(jì)算處理而得到切料的長(zhǎng)度，當(dāng)切料長(zhǎng)度改變時(shí)，其編碼器所測(cè)得的速度與輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入變頻器中從而通過改變矯直電機(jī)的速度來達(dá)到改變切料長(zhǎng)度。MPT顯示、調(diào)整矯直速度、調(diào)整切料長(zhǎng)度、顯示已切根數(shù)。

    三 硬件設(shè)計(jì)
    根據(jù)控制要求，系統(tǒng)要求控制5個(gè)電磁閥開關(guān)，7個(gè)到位接近開關(guān)，5個(gè)控制按鈕和2個(gè)指示燈，共控制16個(gè)I/O輸入，7個(gè)I/O輸出和一個(gè)模擬輸出，共25個(gè)I/O控制點(diǎn)。采集參數(shù)為編碼器對(duì)鋁管運(yùn)行速度的脈沖采樣，輸出參數(shù)為調(diào)速頻率。考慮性價(jià)比，選擇了OMRON公司的CPM2A-PLC擴(kuò)展一個(gè)CPM1A-MADO2單元。控制設(shè)備和具體I/O對(duì)照如表1所示：
    表1 矯直機(jī)控制系統(tǒng)I/0表
    類型 序號(hào) 名稱   地址      設(shè)備名稱
    DO    1   YA1   10CH00   左夾緊油缸夾緊電磁閥
          2   YA2   10CH01   左夾緊油缸打開電磁閥
          3   YA3   10CH02   右夾緊油缸夾緊電磁閥
          4   YA4   10CH03   右夾緊油缸打開電磁閥
          5   YA5   10CH04   切斷油缸電磁閥
          6   HE5   10CH06   系統(tǒng)準(zhǔn)備好
          7   HE6   10CH07   系統(tǒng)報(bào)警
    DI    8   LS02  1CH00    左夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
          9   LS03  1CH01    左夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
          10  LS04  1CH02    右夾緊油缸夾緊到位接近開關(guān)
          11  LS05  1CH03    右夾緊油缸打開到位接近開關(guān)
          12  LS06  1CH04    切斷油缸上位到位接近開關(guān)
          13  LS07  1CH05    剪刀下切到位接近開關(guān)
          14  LS08  1CH06    安全門關(guān)到位安全開關(guān)
          15  SB7   1CH07    調(diào)速 按鈕
          16  SB8   1CH08    調(diào)速-按鈕
          17  SB9   1CH09    系統(tǒng)復(fù)位按鈕
          18  SB10  1CH10    暫停按鈕
          19  SB11  1CH11    計(jì)數(shù)清零按鈕
          20  SB12  2CH00    急停按鈕
          21  SB13  2CH01    手/自動(dòng)切換
          22  LS01  0CH00    旋轉(zhuǎn)編碼器A相
          23  LS01  0CH01    旋轉(zhuǎn)編碼器B相
          24  LS01  0CH02    旋轉(zhuǎn)編碼器C相
    AO    25 　     13CH00   調(diào)速

    四 軟件設(shè)計(jì)
    程序采用OMRON公司的CX-Programmer軟件編寫，程序設(shè)計(jì)上有如下特點(diǎn)：在程序中，利用標(biāo)志位來表示不同的現(xiàn)場(chǎng)情況和程序的狀態(tài)，增加了程序的可靠性和靈活性。模塊化的程序設(shè)計(jì)，整個(gè)程序由不同的子程序構(gòu)成，各子模塊獨(dú)立完成各自的功能互不干擾，因而程序結(jié)構(gòu)清晰，便于修改。再就是定時(shí)器的使用，利用不同的定時(shí)器來設(shè)置不同設(shè)備的延時(shí)時(shí)間，可以靈活地根據(jù)控制要求進(jìn)行延時(shí)時(shí)間的設(shè)定。主程序主要由程序初始化、計(jì)數(shù)清零、系統(tǒng)復(fù)位、增減變頻、切長(zhǎng)脈沖轉(zhuǎn)換、速度、切料、暫停急停安全門八個(gè)子程序和一個(gè)切料中斷子程序構(gòu)成。下面介紹編碼器高速計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)及切料動(dòng)作程序設(shè)計(jì)。
   
    編碼器旋轉(zhuǎn)一周有1024個(gè)脈沖，其旋轉(zhuǎn)半徑為32.6mm，進(jìn)行速度計(jì)數(shù)時(shí)，一個(gè)脈沖所走過的路徑是0.2mm，為了保證其脈沖數(shù)為整數(shù)必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。把DM5寄存區(qū)中放立即數(shù)5用來與DM0中的切料長(zhǎng)度數(shù)據(jù)做雙字節(jié)乘法放到DM15寄存區(qū)里。便得到切料長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的脈沖整數(shù)。然后再用這個(gè)脈沖數(shù)與CM11中的脈沖比較表進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時(shí)，便可以驅(qū)動(dòng)改變切長(zhǎng)。切料脈沖轉(zhuǎn)換程序流程如圖2所示：

    切料過程中要求：剪刀下切動(dòng)作時(shí)，鋁管必須被夾緊，以免在下切的過程中由于機(jī)械動(dòng)作產(chǎn)生對(duì)鋁管的沖力和拉力；切割時(shí)，剪刀必須跟隨鋁管一起等速運(yùn)動(dòng)（這屬于機(jī)械裝置上的問題，我們不考慮）；夾緊、下切、松開動(dòng)作時(shí)，應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，以保證機(jī)械動(dòng)作到位；每個(gè)動(dòng)作都應(yīng)該使用狀態(tài)量控制，以保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定和安全，同時(shí)可以監(jiān)測(cè)故障和報(bào)警提示；對(duì)所切割鋁管的根數(shù)和長(zhǎng)度進(jìn)行記錄和送顯，界面友好直觀，功能齊全。

    根據(jù)切料工序的要求和機(jī)械特性設(shè)計(jì)的切料程序流程圖見圖3

    圖3 切料動(dòng)作程序流程圖

    五 結(jié)束語
    該設(shè)計(jì)已成功運(yùn)用于海德魯矯直機(jī)控制系統(tǒng)，具有良好的MPT顯示界面，工作穩(wěn)定、可靠、控制精度可達(dá)5%。