PLC的高速计数器功能在定位控制上的应用.docx

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1、PLC的高速计数器功能在定位控制上的应用dujing导语：切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。切纸机完成的最根本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进展裁切。1引言切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。切纸机完成的最根本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进展裁切。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。控制经过是这样的，当接收编码器的脉冲信号到达设定值后，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别离，刹车起作用以消除推进系统的惯性，进而实现准确定位。由于设备的单片机控制系统老化，造成

2、定位不准，切纸动作紊乱，不能正常消费。但此控制系统是早期产品，没有适宜配件可交换，只能采取改造这一途径。目前国内进展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本钱都在两万元以上。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复原公司维修或者更换，维修周期长且本钱高，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人机界面HumanMachineInterface进展裁切参数设定和完成一些手动动作。2改

3、造的可行性分析如今的大多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者上百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，公道的选用编码器，让脉冲频率即能在PLC处理的范围内又可以知足进给的精度要求。在进给经过中，让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进展比拟，根据比拟结果驱动相应的输出点对变频器进展输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，进而减小系统惯性，到达准确定位的目的。另外当今变频器技术获得了长足的开展，使电机在低速时的转矩大幅度提升，进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.

4、1PLC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y10x11光电保护y11x12小车后位y12进给离合x13双手下刀按钮y13压板下x14停顿按钮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须的输入点数，选用了FX1s30MR的PLC，由于选用了人机界面，其它一些手动动作，如前进、后退、换刀等都通过人机界面实现，不需占用PLC输入点，进而为选用低价位的FX1s系列PLC成为可能，由于FX1s系列PLC输入点最多只有16点。另外

5、此系列PLC的高速计数用具有处理频率高达60千赫的脉冲的才能，足可以知足切纸机对精度的要求。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知足上面两个条件。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2A/B两相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

6、信号。由于此工程中对编码器的A/B相脉冲进展了分别计数，使用了两个高速计数器，且在程序中应用了高速定位指令，那么此PLC可处理的最高脉冲频率为30千赫，因此知足了第一个条件;我们的切纸机的载切精度要求是0.2mm，可知理论精度完全知足此要求。3.3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。4F920GOT-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，进而

7、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进展程序的读取和上传，还可以直接对PLC的程序进展上传下载、调整和监控。5PLC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。在切纸机工作经过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详细位置定位功能，并且HMI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，再进展换算后用于显示进给机构的当前位置；C235用于进展准确定位

8、。定位经过是这样的，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，不管进给机构前进还是后退C235进展减计数，同时对C235中的数值进展比拟，根据比拟结果驱动相应的输出点对变频器进展输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，进而到达准确定位。由于任何系统都有惯性和时间上的迟滞，所以变频器停顿输出的时间并不是C235中的计数值减小到0时，而是让C235和一个数据存放器D130比拟，当C235中的值减小到D130中的设定值时PLC控制变频器停顿输出。D130的值可通过人机界面进展修改和设定，在调试时通过修改这个值，以到达定位准确的目的。显示定位机构当前位置的程序见下列图1，a

9、lign=center图1显示定位机构当前位置程序段/align实现定位控制的程序段见下列图2。align=center图2定位程序段/align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准确到0.1mm。这个问题在一些单片机系统中常会碰到，常见的处理方法是加大一个数目级，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的程序编写到达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中的设置画面见下列图。align=center图3HMI中数据设置画面/align比方我要等分裁切10.5mm

10、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的存放器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不出现但实际上存放器D11被占用，不能再应用于其它地方，否那么会出现问题。而不是用：MULD128K50D10编程中其它应留意的问题。一是双线圈问题。本工程中利用条件跳转和步进指令防止了双线圈问题。二是误信号问题。编码器是一种比拟精细的光电产品，受振动时不可防止的会出现误信号，而切纸机在执行裁切动作时会造成很大振动，假如无视这个现象，定位精度和执行机构当前位置的显示都会不准确

11、。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进展计数，这样就屏蔽了裁切时震动造成的误信号。6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%低速时电机转矩缺乏时可进步此数字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操纵形式2只执行外部操纵在调试经过中为了到达定位速度和精度的完美结合，应对三段速设定值，加减速时间和HMI中D130、D200和D202的数值进展相应调整。通过上述的改造经过，完全恢复了我们切纸机的功能，试用三个月以来运行非常稳定。由这个应用实例可以看出结合PLC的高速计数器功能，公道的进展应用，在一定场合可以取代高本钱的定位控制系统，实现控制系统最优的性价比。也迎合了我国当前提出的建立节约型社会的宗旨。