课题六：卷材剪切机械电气控制系统设计与调试

1、课题六：卷材剪切机械电气控制系统设计与调试 一、项目描述  利用变频器对负载进行速度调节实现定长剪切。 二、知识点：1、 编码器的使用2、 变频器的使用：多段速控制，电子制动3、 Plc的使用：基本指令、高速计数、数据处理及运算及部分功能指令的运用1、 课题简介      卷材剪切机械是机械制造行业最常用的设备之一。开卷切割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。开卷切割机其推进定位系统的实现是利用PIC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，PIC

2、系统输出信号，变频器输出改变，断开进给电机的输入电源，制动电阻投入，刹车起作用以消除推进系统的惯性，从而实现精确定位。我们结合自己设备的特点设计出了的制造方案，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（人机界面Human Machine Interface）进行裁切参数设定和完成一些手动动作。    2、设计的可行性分析         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元就可以处理频率高达几十或上百KHz的脉冲信号，而卷材剪切机对进给系统的精度和

3、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。     3、主要控制部件的选取     3.1 PLC的选取设备需要的输入输出信号如下：输入点输出点手动/自

4、动转换X10卷取机正转Y0手动卷取轮正转X11卷取机反转Y1手动卷取轮反转X12高速运行Y2手动剪切下行X13中速运行Y3手动剪切上行X14低速运行Y4剪切到上限位X15剪切刀上限位Y5剪切刀下限位X16剪切刀下限位Y6原点位置X17自动启动X18自动停止X19急停X20    针对这些必需的输入点数，选用了FX1s30MR的PLC，由于输入点少，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，足可以满足卷材剪切机对精度的要求。   &#

5、160; 3.2 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×500个/转×2（A/B两相）25KHz   

6、0;     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。     3.3 变频器和HMI的选取  

7、60;      这两个部件我们都选用了三菱公司的产品，分别是FR-E540-7.5K-CH和F920GOT-BBD-K-C。     4、F920GOT-BBD-K-C的特点        F920GOT是带按键型的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RS42