基于变频器和可编程序控制器的切纸机速度控制系统

1、自控检测收稿日期:2006211208作者简介:崔剑平(1968-,男,山东菏泽人,菏泽交通集团技术科工程师,研究方向为机械电子工程、自动化控制。基于变频器和可编程序控制器的切纸机速度控制系统崔剑平1,赵振2,王秋敏2(1.菏泽交通集团,山东荷泽274000;2.济南铁道职业技术学院,山东济南250013摘要:在切纸机工作过程中,纸辊的拉纸速度和刀辊的旋转速度共同决定了切下纸张的长度。因此,能否对这2个速度加以控制,使之保持协调,就决定了切纸机的切纸精度。设计中以PLC 为主控制器、以变频器为驱动,采用P I 算法实现了2个速度按设定的比例运行。该系统通过软、硬件调试,运行可靠,能够确保切纸机

2、切出定长的纸张,从而极大地减轻了操作者的操作负担。关键词:切纸机;速度控制;可编程序控制器;变频器中图分类号:T S 734;T P 273文献标志码:B 文章编号:100522895(200704200712020引言速度的同步控制和比例控制历来是控制系统中需要解决的重要问题。能否对机电设备的驱动电机的速度进行合理控制,对于提高设备的工作性能至关重要。切纸机在工作过程中,纸辊的拉纸速度和刀辊的旋转速度共同决定了切下纸张的长度。对这2个速度的比例加以控制,便可得到所期望的切纸长度。老的控制系统完全由操作者操作2个电位器来控制速度,难度很大,很难实现2个速度的比例运行。 采用可编程序控制器(PL

3、 C 和变频器对拉纸电机和刀辊电机的速度进行控制,可以达到较高的精度1-3。图1控制系统示意图1系统组成系统组成如图1所示。控制核心是PL C ,拉纸电机和刀辊电机分别各由1个变频器来驱动。2个电机的速度信号由旋转编码器来反馈,其脉冲信号送PL C 的高速计数器,转换为速度数据后,作为P I D 算法的输入参数,运算结果作为输出参数,输出控制各电机的变频器,驱动电机,经减速机构,带动纸辊和刀辊旋转。PL C 选用台达公司SS 系列,为模块化结构,可在CPU 主机上挂接其他各种模块,例如I O ,A D ,D A ,高速计数模块等。其主要的硬件配置如下:CPU 模块(DV P 214SS 1个、

4、高速计数模块(DV P 201HC 2个、模拟量输出D A 模块(DV P 204DA 1个。现场的各种开关、按钮、及传感器的信号作为输入。用输出控制所有的指示灯、中间继电器、电磁阀、变频器的运行状态。变频器选用台达公司的V FD -B 型变频器。编码器选用OM RON 公司E 6A 2旋转编码器。2控制原理切纸机在工作过程中,拉纸辊连续送纸;刀辊连续旋转,每转1周切1次纸。这样每次切纸的长度与拉纸速度和刀辊转速有关,而且2个速度存在如下关系v =L n60其中:v 为拉纸速度(m s -1;n 为刀辊转速 (r m in -1;L 为切纸长度 m 。由此可见,在切纸长度预先设定的情况下,拉纸

5、速度v 和刀辊转速n 成比例关系,即v =kn 其中k =L60。设定的切纸长度不同,则得到不同的比例系数k 。采用PL C 和2台变频器分别对拉纸辊电机和刀辊电机进行控制。工作前预先设定的切纸长度可输入到第25卷第4期2007年8月轻工机械L ight I ndustry M ach i neryV o l .25N o.4A ug .2007PL C 内部寄存器存放,这样拉纸速度和刀辊转速便形成确定的比例关系。当某一速度发生变化时,另一个也要根据速比同时发生相应的变化。以刀辊电机速度为目标,由拉纸电机变频器调节拉纸速度来跟踪刀辊速度。旋转编码器采集的脉冲信号送入PL C 的高速计数口,转换

6、成速度数据后,作为比例积分(P I 控制算法的输入参数。运算结果作为输出参数,经PL C 的模拟量输出模块标定后,以电流或电压形式控制各电机的调速变频器。控制算法中,以转速n 为目标值,以速度v =kn 为跟随的变化值4。3控制算法采用P I 控制算法进行速度调节。其程序设计框图见图2。图中取自编码器采集的脉冲信号,转换成电机的速度数据,经上下限处理后,存储于某个DM 区中,以作为运算中的y 值。计算后的p 值送到模拟量输出通道,经过上下限标定后,换算成变频器能接受的电流或电压信号,用以控制拉纸电机的变频器5-7。工作开始,把设定的切纸长度值送入PL C 的数值寄存器,由PL C 计算出k 值

7、。为了提高比例值k 的运算效率,可设计1个由常用切纸长度所确定的比例数值表,以便直接查询。4结论随着PL C 的功能的不断增强以及变频器技术的成熟和使用范围的扩大,可利用可编程控制器(PL C 对变频器进行控制,从而适应传动系统中对速度控制的灵活性、准确性和可靠性等的不同要求。上述应用就是在实际生产中应用PL C 和变频器进行速度比例控制的1个实例,能较好地达到预期的速度比例控制要求 。图2比例积分计算方法框图参考文献:1张燕宾.电动机变频调速图解M .北京:中国电力出版社,2003.2付家才.工业控制工程实践技术M .北京:化学工业出版社,2003.3李凯岭.高速精密切纸机的三维设计与市场开

8、发J .机电产品开发与创新,2004,17(1:25-26.4常斗南.可编程序控制器原理、应用、实验M .北京:机械工业出版社,1998.5鲁伟,麻红昭,冯亮,等.基于PL C 和模糊控制的涤布机同步控制系统J .轻工机械,2004(3:87-89.6邓肖粤,汪雄海.桥式起重机变频调速及PL C 控制的设计J .机电工程,2006,23(9:25-27.7熊新民.自动控制原理与系统M .北京:电子工业出版社,2003.Speed Con trol System of Paper Cutter M ach i ne Ba sed onTran sducer and Programmable L

9、og ica l Con trollerCU I J ian 2p ing 1,ZHAO Zhen 2,W AN G Q iu 2m in2(1.H eze T ran spo rtati on Group ,H eze 27400,Ch ina ;2.J inan R ail w ay P rofessi onal 2T echno logy ,J inan 250013,Ch ina Abstract :D u ring the w o rk ing of p ap er cu tting m ach ine ,bo th the sp eed of draw ing p ap er an

10、d the revo lving sp eedof cu tter decide the length of p ap er .So w hether w e can con tro l the tw o sp eed is i m po rtan t to the p erfo rm ance of the m ach ine .T ak ing PL C as m a in con troller ,transd ucer as d river ,ad op ting P I theory can m ake t w o sp eed s in need p rop ortion and ensu re the leng th of the cu t p ap er .A s a resu lt ,it g rea tly eases the bu rd en of the m an ip u la tor .Key words :p ap er cu tting m ach ine ;sp eed con tro l ;P rogramm ab le L ogical Con tro ller ;tran sducer找检测仪器请上www .QCT