PLC对电池极耳切割机的控制.doc

PLC对电池极耳切割机的控制吕以全 张瑞波 孙伯星 郭勇 程德树天津理工大学摘要：介绍了PLC对两台交流伺服驱动器的控制来驱动交流伺服电动机实现对电池极耳的切割。PLC的I/O点分配，PLC的I/O口控制电路的硬件设计，对一台交流伺服电动机控制水平电池极耳长度的交流伺服驱动器参数设定，另一台交流伺服电动机控制电池极耳切割的交流伺服驱动器参数设定。PLC的手动与自动、单次与连续的编程软件设计。经过调试，切割误差小于1 mm。机器每天工作10 h，满足完成两万个电池极耳的切割任务，达到技术要求指标，可靠运行在自动控制电池极耳切割的生产线上。关键词：可编程序控制器 交流伺服驱动器 交流伺服电动机 程序Control of the Battery Poles Incision Machine by PLCL Yiquan Zhang Ruibo Sun Boxing Guo Yong Cheng DeshuAbstract：This paper introduced that how to control two servo-drivers to drive servomotor by PLC in order to carry out to cut the battery poles. The arrangement of PLCs I/O points, the hardware design of PLCs I/O control circuit, to set the AC servo-drivers parameter of one AC servomotor that controlling the cutting of the battery poles, and to set the servo-drivers length-parameter of the other AC servomotor that controlling the transmission of battery poles. The design of the software to achieve the manual and automatic control, and the single or continuous control. The error of incision is less than 1mm through debugging. Machine can complete the task of cutting 20 thousand battery poles in 10 hours and achieve the technology target, which run reliably on the automation product line of battery pole incision.Keywords：programmable logical controller (PLC) AC Servo-drivers AC Servomotor program81 引言PLC对电池极耳切割的控制，是由PLC完成对两台交流伺服驱动器的控制，其中一台交流伺服驱动器参数设定控制交流伺服电动机完成电池极耳长度的水平传动，另一台交流伺服驱动器参数设定控制交流伺服电动机的电池极耳长度的切割。PLC对电池极耳切割的设计为手动与自动；单次与连续，通过软件逻辑编程区分手动与自动；单次与连续。在手动状态下：两台交流伺服电动机分别能进行点动的逻辑控制；在自动状态下：两台交流伺服电动机能进行单次与连续逻辑控制。电池极耳长度有3种规格，在操作箱上安装加减计数器，由工作人员输入规格长度。完成每一种规格长度的切割，依靠可调位置的激光传感器，对电池极耳上的胶物前沿定位确认，进行切割，误差小于1 mm。机器每天工作10 h，完成两万个电池极耳的切割任务。每一种长度切割的数量由操作箱上安装的计数器来完成。操作箱上安装了，误操作声、光报警装置。考虑到机器工作的性质以及根据两台交流伺服驱动器，输入直流负极信号的控制要求，因此PLC选用OMRON晶体管输出NPN型。NPN型的机器，要求输出点的COM端接入直流24 V的负极。型号为CPM1A-30 CDRTD-V1。两台交流伺服驱动器均选用ASD-A0221LA型号，容量200 W，交流单相220 V输入。交流伺服电动机选用ASMT02L250BK型号，容量200 W。伺服驱动器与伺服电动机为配套产品。2 PLC的I/O口分配PLC的输入分配点如表1所示。PLC的输出分配点如表2所示。表1 PLC的输入点分配表序号输入点输入信号序号输入点输入信号0000000自动控制信号0900009垂直切割交流伺服电机点动启动信号0100001手动控制信号0200002单次控制信号1000010备用0300003连续控制信号1100011声光报警复位信号0400004水平移动交流伺服1200100加减计数器加数按键控制信号0500005垂直切割交流伺服电机点动控制信号1300101加减计数器减数按键控制信号0600006单次启动工作信号1400102传感器控制信号0700007连续启动工作信号1500103加减计数器复位0800008水平移动交流伺服电机点动启动信号1600104计数器复位信号1700105计数器复位信号表2 PLC的输出点分配表序号输出点输出信号序号输出点输出信号0001000SON(伺服驱动器2)0601006P LC工作信号灯0101001CTRG(伺服驱动器2)0701007备用0201002计数器0801100SON(伺服驱动器1)0301003加减计数器加1001101CTRG(伺服驱动器1)0401004加减计数器减1101102POS0(伺服驱动器1)0501005中间继电器1201103POS1(伺服驱动器1)在PLC的输入点信号中，自动控制信号与手动控制信号；单次控制信号与连续控制信号；水平移动交流伺服电机点动控制信号与垂直切割交流伺服电机点动控制信号均选用三位转换开关(零位空)。其它所有按钮均选用点动按钮。3 PLC的I/O口控制电路设计PLC的I/O口控制电路设计，如图1所示。PLC的工作电源为直流24 V，由开关电源交流220 V变直流24 V一路供给，线号为+240和-241。PLC的输入端信号，用PLC的内部直流24V电源，线号为+242和-243。PLC的输出公共端的COM4端，采用交流伺服驱动器1的电源，由交流伺服驱动器1的电源COM(1)引来直流24V的负极。PLC的输出端01100、01101、01102、01103分别接入交流伺服驱动器1的SON(1)、CTGR(1)、POS0(1)、POS1(1)端。PLC的输出公共端的COM0、COM1端，采用交流伺服驱动器2的电源，由交流伺服驱动器2的电源COM(2)引来直流24V的负极。PLC的输出端01000、01001分别接入交流伺服驱动器2的SON(2)、CTGR(2)端。图1 PLC的I/O口控制电路接线图PLC的输出公共端的COM3端，采用开关电源的另一路直流24 V电源的负极引入，线号为-245。那么，控制计数器和加减计数器的加、减信号是直流24 V的负极。但是计数器与加减计数器的加、减信号需要的是直流24 V的正极信号，因此在PLC的输出给计数器的信号端以及加减计数器的加、减信号端分别接入一个1k电阻，1k电阻的另一端接入开关电源的另一路直流24V电源的正极，线号为+246。当信号ON、OFF时，接入计数器和加减计数器的加、减信号就是一个所需要的直流24 V正信号，也就完成了计数器和加减计数器的加、减所需要条件，完成了计数器的计数和加减计数器对极耳切割的设定功能。在PLC的输出端，控制中间继电器的线圈，用中间继电器的两对辅助触点，分别带误操作报警的警铃和警灯。信号灯选用直流24 V。电源指示灯由总控空气开关的辅助常开触点，接开关电源直流24 V。急停按钮切断PLC的工作电源。4 交流伺服驱动器的参数设定在现场调试的极耳切割交流伺服驱动器的参数设定，如表3所示。极耳长度传动交流伺服驱动器的参数设定，如表4所示。两台交流伺服控制器，没有进行参数设定的参数，按照出厂设定的初始值使用。表3 极耳切割交流伺服驱动器的参数设定序号代号简称设定值功能01P1-15PO1H1内部位置指令1之位置转数设定02P1-16PO1L0内部位置指令1之位置脉冲数设定03P1-35TDCE100熟读减速常数04P1-36TSL20S形加减平滑常数05P1-37GDR7.0对伺服电机的负载惯量比06P1-42MBT1100电磁煞车关闭延迟时间07P2-00KPP200位置控制增益08P2-02PFG9500位置前馈增益09P2-04KVP4000速度控制增益表4 极耳水平传动交流伺服驱动器参数设定序号代号简称设定值功能01P1-01CTL0控制模式及控制命令输入员设定02P1-15PO1H0内部位置指令1之位置转数设定03P1-16PO1L8888内部位置指令1之位置脉冲数设定04P1-33POSS1内部指令控制模式05P1-34TACC50速度加速常数06P1-35TDEC10速度减速常数07P1-36TSL25S形加减速平滑常数08P1-37GDR12.0对伺服电机的负载惯量比09P1-42MBT150电磁煞车关闭延迟时间10P1-55MSPD14最大速度限制11P2-00KPP1000位置控制增益12P2-01PPR100位置控制增益变动比率13P2-02PFG15000位置前馈增益14P2-03PFF2位置前馈增益平滑常数15P2-04KVP11000速度控制增益PLC对两台交流伺服控制器的控制信号采用高电平，两台交流伺服控制器控制交流伺服电动机，依靠交流伺服控制器内部寄存器的设定，一台参数设定为圈数，如表3所示。另一台参数设定为脉冲数，如表4所示。5 PLC的软件编程5.1 自动与手动的逻辑控制自动与手动的逻辑控制，如图2所示。图2 自动与手动逻辑控制梯形图当机器得电工作，PLC内部专用辅助继电器逻辑常开辅助触点25313 ON，求反传送MVN（022）指令将常数# FFFD求反为# 0002传送到保持继电器HR00 CH。当自动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00000 ON，微分BCD乘法MUL（032）指令将HR00 CH的内容# 0002与HR00 CH的内容# 0002进行逻辑乘法运算，运算的结果为# 0004存放在HR01 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器HR01 CH的逻辑常开辅助触点HR0102 ON，程序进入到自动控制状态。当手动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00001 ON，微分BCD除法DIV（033）指令将HR00 CH的内容# 0002与HR00 CH的内容# 0002进行逻辑除法运算，运算的结果为# 0001存放在HR03 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器HR03 CH的逻辑常开辅助触点HR0300 ON，程序进入到自动控制状态。当自动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00000或手动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00001由ON变成OFF，后沿微分DIFD（014）指令，使得内部辅助继电器的逻辑线圈20000 ON一扫描周期。在逻辑行中，内部辅助继电器的逻辑常开辅助触点20000 ON一扫描周期，这样传送MOV（021）指令将保持继电器HR09 CH的内容即# 0000传送到保持继电器HR01 CH或保持继电器HR03 CH，进行清零。这样就保证了自动与手动的正确逻辑关系。5.2 单此与循环的逻辑控制自动与手动的逻辑控制，如图3所示。图3 单次与连续逻辑控制梯形图当单次控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00002 ON，微分二进制乘法MLB（052）指令将HR00 CH的内容# 0002与HR00 CH的内容# 0002进行逻辑乘法运算，运算的结果为# 0004存放在HR05 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器HR05 CH的逻辑常开辅助触点HR0502 ON，程序进入到单此控制状态。当连续控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00003 ON，微分二进制除法DVB（053）指令将HR00 CH的内容# 0002与HR00 CH的内容# 0002进行逻辑除法运算，运算的结果为# 0001存放在HR07 CH。在控制逻辑行中，所有保持继电器HR07 CH的逻辑常开辅助触点HR0700 ON，程序进入到连续控制状态。当单次控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00002或连续控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点00003由ON变成OFF，后沿微分DIFD（014）指令，使得内部辅助继电器的逻辑线圈20001 ON一扫描周期。在逻辑行中，内部辅助继电器的逻辑常开辅助触点20001 ON一扫描周期，这样传送MOV（021）指令将保持继电器H