PLC 和变频器在胎面自动裁断系统中的应用

1、PLC 和变频器在胎面自动裁断系统中的应用( 本站提供 阅读次数：173) 【字体：大 中 小】 1  引言XJ-2000轮胎胎面压出设备是集橡胶胎面复合挤出、冷却、裁断于一身的大型生产线，由于该设备只能对胎面进行人工量长、手动切割，劳动强度大、工作效率低，因此我们决定对其进行技术改造，增加定长自动切割功能。改造后的控制系统采用PLC和交流变频调速技术相结合的控制方式，具体叙述如下。2  裁断系统的原理设计胎面裁断系统结构简图如图1所示。图1     胎面裁断系统示意图冷却后的胎面经贮存槽进入皮带运输机，当胎面贮存到一定程度

2、时，光电开关1J动作触发电机6M启动运行，同时直接装在6M后轴上的旋转编码器开始脉冲计数，电机6M经减速箱带动链条传动，链条又带动辊筒转动，最后辊筒拖动皮带向前行进;通过8421码设定胎面的长度，当胎面长度达到预设值时，运输带经减速后停止运行。此时压胎面装置向下压紧胎，丝杆从初始端带动刀架快速向另一端行进并裁切胎面，在裁切胎面的过程中，喷水电磁阀动作并向切刀喷水;切割完毕后，压胎面装置升起、刀架抬起;丝杠带动切刀架退回到初始位置并停止运行、喷水电磁阀停止喷水，同时切刀架压下，一切恢复到初始状态，以便再次启动。在整个裁切过程中，由于前级运输带的连续运行，在裁断运输带停止运行和切胎面过程中，贮存槽

3、的胎面已慢慢增多，当贮存槽的胎面增至引起光电开关1J动作时，电机6M又重新启动运行，从而反复地自动裁切胎面。若胎面增加到使光电开关2J、3J动作时，运输带会不同程度地加速运行。3  控制变量的分析该控制系统包括运输带与胎面裁切前速度配合、各电机拖动电路、胎面运输带的运行控制、胎面长度预置与控制、丝杠与刀架动作控制、切刀喷水控制、压胎面装置控制及加速运输控制，但其关键是胎面长度的控制，那么胎面长度与哪些因素相关呢？在系统示意图(图1)中，假定:电机6M运转的角速度为，电机6M所连减速箱的齿轮减速比为z，减速箱输出轴的半径为r1，滚筒与链条传动端轴半径为r2，滚筒的半径为r3。又设:某种

4、规格胎面的长度为L，光电编码器每转一圈的脉冲个数为g。那么，可以推导出一条胎面全部经过后，光电编码器脉冲总个数A的关系式，A=Lz r2g/(2 r1r3)。一旦设备和光电编码器选定好后，z、r1、r2、r3、g 都是常数，设zr2g(2 1r3)=k，则有A =kL，把胎面长度L看作一个自变量x，那么脉冲总个数A随胎面长度的变化可用函数关系式f(x)=kx来表示。从上式中可以看出，光电编码器的脉冲总个数与胎面长度成正比关系，即脉冲总个数只随胎面长度变化而变化，而与运输带的速度无关。因此就可以通过光电编码器的脉冲个数来实现胎面的长度控制。4  主控系统选型4.1  可编程控

5、制器  选择可编程控制器应考虑PLC的类型、输入输出开关量、CPU处理速度及输出接口电路的输出形式。该系统PLC输入量包括光电编码器计数;运输带与前级运输速度配合的1J、2J、3J光电开关信号;刀架限位的4J7J接近开关信号;丝杠、裁刀、运输带、加速辊电源接点信号;各电机过载保护动作信号;胎面长度预置信号及系统启动、停止功能信号共40个。输出量包括压胎面、喷水、刀架起落3个电磁阀线圈动作信号(见图2);各电机启动运行信号和指示信号;PLC与变频器联络信号共25个。考虑到PLC输出需接电磁阀和接触器线圈，要求大电流输出，宜选择继电器输出型，这里选择三菱FX2-80MR编程控制器。根据输

6、出量和FX2-80MR输出公共COM的关系，尚需配置一个8点的输出模块FX-8YET。图2     电磁阀、接触器PLC 输出图4.2  交流变频调速器变频调速器的选择应考虑它的控制方式、输入输出信号接线方式及变频器的输入输出电压。在这里选择三肯MF-5.5K变频器。4.3  电机该系统中共有6台交流异步电机，丝杠采用YEJ90L-41.5kW电磁制动电机;运输带选用YVP132S-45.5kW交流变频电机;裁刀电机4M选用Y100 L2-4 3kW;该系统中加速辊筒与前级辊筒尺寸相同、加速辊电机减速比与运输带电机减速比相同，由于运输

7、带采用变频调速器，所以加速辊电机5M选用Y132M-45.5kW就可使加速辊运输带的速度大于前级切刀运输带的速度。4.4  光电编码器、光电开关及接近开关光电编码器将电机转速转化为脉冲信号在PLC内进行计数，该编码器选用LEC-6 BM-G 24V。1J3J光电开关安装于切刀运输带前端与前级胎面运输带后端的贮存槽内，胎面在两条运输带之间的贮存量使光电开关相应动作，从而通过PLC使切刀运输带相应地改变速度，这里选E3J-R4M1光电开关共3套。接近开关4J7J装于切刀架上，用于刀架抬起和放下裁切胎面、返回及停止的限位，选用TL-2E-X10E1共4个，感应有效距离为10mm。光电编码器

8、、光电开关及接近开关的工作电压均为DC24V。4.5  电磁阀本控制系统有3个电磁阀，压胎面电磁阀1DF的作用是胎面长度达到预设值且切刀运输带停下后，使压胎面装置下落压住胎面以便切刀切割;切刀喷水电磁阀2DF是裁刀在切割胎面过程中对裁刀进行喷水;刀架运动电磁阀3DF使刀架抬起和放下。1DF、2DF选用DF1-1 AC220V;3DF采用QZ23JD2-L双控电磁阀，AC220V。4.6  接触器及热继电器该系统中2QS5QS断路器选用西门子3VU1640、380V系列;1KM5KM接触器和继电器分别选择西门子3TF3110、3TF4322、3TF4622，线圈电压为220V系列;该设计中的1FR5FR共5个热继电器采用西门子3UA5200及3UA5240