PLC高速计数器功能应用在定位控制上的案例

1、真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。PLC高速计数器功能应用在定位控制上的案例一、概述切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。切纸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。我公司引进欧洲一家公司的两台切纸设备，其推进定位系统的实现是利用单片机控制的。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，单片机系统输出信号，断开进给电机的接触器，同时电磁离合制动器的离合分离，刹车

2、起作用以消除推进系统的惯性，从而实现精确定位。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

3、面 HumanMachinelnteface ）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兀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

4、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的选取设备需要的输入输出信号如下：x0脉冲输入 x1脉冲输入 x2前限位 x3后限位y3前进！ x4前减速位y4后退 x5电机运转信号y5高速 x6刀上位y6中速 x7滑刀保护y7低速 x10压纸器上位y10 x11光电保护y11 x12小车后位y12进给离合 x13双手下刀按钮 y13压板下 x14停止按钮y14刀离合 x15连杆保护y15电机禁启动 x16刀回复到位针对这些必需的输入点数，选用了FX1s 30MR的PLC，因为选用了人机界面，其它一些手动动作，如前进、后退、换刀等都通过人机

5、界面实现，不需占用PLC输入点，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，足可以满足切纸机对精度的要求。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X 500个/转X 2 （A/B两相）=

6、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是0.2mm，可知理论精度完全满足此要求。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-E540-0.75K-CH 和F920GOT-BBD-K-C。四、F920GOT-BBD-K-C 的特点F920GOT是

7、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

8、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 D1

9、30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1，6 人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。tocmDOil&| ”)】)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。T006Y013 TOOTH_妬05TCOT YD13p<= C23S £200_折_Tf 06-III161T012p缶 C235

10、啊2一屛井01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。幡如竝ioIS或谡庫立取：匚rw*帘宜限厂唔貳去申牯宾r jj»rtj二|IV據霉n >#3 fl - r A*»屈户mH»1fi上闻卫 jftift |5CO 广

11、衙痒厂宇审f菱 P- 3 M：阴勺口“冋凶雲4I到 武議Zol-lo? nS»0TBK-K刃rs |7ir M HKH4. 1C *.图3 HMI中数据设置画面弓 iir-llr甘黛煜閒y侵吨仔即L碾g 柑直!S |o 广谓提«®i#sn： kw 厂 申他 |。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

12、 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）30Hz53速设定（中速）10Hz63速设定（低速）2Hz7加速时间0.5s8减速时间0.5s24多段速设定（4速）50Hz79操作模式2 （只执行外部操作）在调试过程