PLC 在全伺服圓網(wǎng)印花機(jī)中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
| 摘要：本文論述了PLC在圓網(wǎng)印花機(jī)中的應(yīng)用，詳細(xì)論述了以PLC為控制核心的多單元線速度同步方法，以及PLC與單片機(jī)的通訊技術(shù)滨砍。 關(guān)鍵詞：圓網(wǎng)印花機(jī) PLC 獨(dú)立傳動(dòng) 同步 單片機(jī) 通訊 Abstract: This paper discuess the application experinence of plc in rotary screen printing machine. Describle detaily the method mutil-unit speed synchronization by plc, And Communication between plc and single chip MCU. 圓網(wǎng)印花機(jī)是一種使用圓形鎳網(wǎng)在白色坯布上可連續(xù)印制各色圖案專用加工設(shè)備梧乘，工作原理類似套色印刷機(jī)椭集，整機(jī)包括進(jìn)布、主機(jī)熟督、烘房、落布這四大部分，主機(jī)部分是由主電機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿減速機(jī)后帶動(dòng)一直徑約450毫米（長(zhǎng)由1.8米到3米不等）輥?zhàn)?輥?zhàn)訋?dòng)厚兩毫米多的聚氨脂導(dǎo)帶轉(zhuǎn)動(dòng),由直徑較小的被動(dòng)輥拉緊導(dǎo)帶,使與輥?zhàn)訉?dǎo)帶間無(wú)打滑,導(dǎo)帶在兩輥間形成一平面,坯布被貼緊導(dǎo)帶經(jīng)由第一色網(wǎng)到最后一色網(wǎng)位而進(jìn)入烘房將布烘干棕兼。只要網(wǎng)子與導(dǎo)帶嚴(yán)格同步，且網(wǎng)子間任意時(shí)刻相位沒有誤差抵乓，則可以在高速運(yùn)動(dòng)中（最高速為120米/分）嚴(yán)格保持0.1毫米的印花精度（這也是印花導(dǎo)帶的最高精度）伴挚。與數(shù)控技術(shù)在機(jī)床中應(yīng)用一樣，先進(jìn)的圓網(wǎng)印花機(jī)用網(wǎng)頭單電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)淘汰了落后的機(jī)械減速箱長(zhǎng)軸傳動(dòng)的方式臂寝，克服了原機(jī)械傳動(dòng)間隙和磨損對(duì)印花的影響章鲤。與數(shù)控加工技術(shù)相比，他是一種高速高精度同步技術(shù)咆贬，升降速不能有明顯的速度和位置誤差败徊。而不能象數(shù)控那樣有時(shí)需降低進(jìn)給速度來(lái)保證較小的誤差。全伺服圓網(wǎng)印花機(jī)是指主電機(jī)與網(wǎng)頭獨(dú)立傳動(dòng)電機(jī)均采用伺服電機(jī)呆逼，而進(jìn)侣豌、出布電機(jī)是采用變頻電機(jī)拖動(dòng)。 德高的圓網(wǎng)印花機(jī)電控系統(tǒng)由兩大部分組成嘲陋，基于底層開發(fā)的先進(jìn)電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速高精度同步運(yùn)動(dòng)控制幼浩，使網(wǎng)頭電機(jī)（步進(jìn)或伺服驅(qū)動(dòng)）精確跟蹤布速（通過(guò)高分辯率編碼器測(cè)主輥角速度間接得到）。實(shí)現(xiàn)套色印花铸烈。變化的位置信息因最快10微秒系統(tǒng)就可在線處理软健。因此可使一秒內(nèi)車速由80米/分降為零都不會(huì)產(chǎn)生多大位置誤差，這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)是唯一能同國(guó)外先進(jìn)系統(tǒng)相比的砰吻。另一大部分是由通用PLC實(shí)現(xiàn)的整機(jī)由進(jìn)布到出布同步拖動(dòng)控制及操作控制祸榨，以觸摸屏完成速度模擬條顯示，升降速的不同速度段快捷鍵一鍵操作且险，及故障滾動(dòng)顯示垢雨。界面如圖1所示。 系統(tǒng)的邏輯動(dòng)作較為簡(jiǎn)單敛旗，PLC程序沒什么難度辐践，此處只舉一例，供大家參考库说，整機(jī)除可用觸摸屏操作外狂鞋，仍保留按扭操作片择，按扭中最常用的為啟/停按扭，為了減少外部連線并節(jié)約PLC的輸入口要销，我們?cè)谌缤＼嚑顟B(tài)時(shí)需要操作的圓網(wǎng)自轉(zhuǎn)開/停按扭构回，采用了單按鈕操作，即第一次按下為開疏咐，在按一次為拖说В。現(xiàn)以FX系列PLC為例說(shuō)明實(shí)現(xiàn)方法浑塞，此處是采用計(jì)數(shù)器法借跪。假設(shè)輸入按鈕接在X001，輸出為Y001酌壕，梯圖為圖2示： 其中PLSY發(fā)脈沖指令在FX系列PLC中只能從Y0輸出掏愁，此一點(diǎn)因PLC不同而不同。 系統(tǒng)的同步控制我們采用了兩種方式卵牍；第一種方式較為簡(jiǎn)單果港，技術(shù)要求低用模擬電壓為給定控制主伺服電機(jī)和進(jìn)落布烘房變頻器的給定（原理如圖3示），為使線速度一致采用數(shù)字式同步控制器實(shí)現(xiàn)同一主給定下各路不同比例輸出（價(jià)格比PLC專用D/A模塊便宜陋锚，輸出模擬電壓為12位D/A潘谴，精度也足夠，除主電機(jī)外是菇，進(jìn)落布取調(diào)節(jié)布張力的松緊架信號(hào)（實(shí)質(zhì)為±5V供電的電位器）哆沽，因此同步器的數(shù)學(xué)表達(dá)式可描述為：Ui=Um＊Ki+Uf＊Kfi（輸出最高電壓為10V，其中：Ui為第i路輸出枣肚，Um為主令電壓贬嚷，Ki為第i路輸出比例系數(shù)，Uf為該路反饋電壓丐鸽，Kfi為反饋系數(shù)）,實(shí)際調(diào)試中為使布受的張力均勻汇光，特別是升降速時(shí)同步效果好，除松緊架反饋系數(shù)合適外郊男，還要注意變頻器的升降速時(shí)間參數(shù)設(shè)不可太長(zhǎng)孙已，以免反饋信號(hào)作用后反應(yīng)時(shí)間太慢造成同步不好。我們選用的同步器帶外部升杆坪、降數(shù)字信號(hào)輸入，即UP與DOWN與其相應(yīng)的地接通可使輸出電壓升高和降低鸿市，因給定為內(nèi)部數(shù)字給定锯梁，使輸出模擬電壓穩(wěn)定性很好，再采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)從而保證了主傳動(dòng)的穩(wěn)定焰情。這里值得一提的是我們采用了主伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上編碼器輸出差分信號(hào)陌凳，來(lái)測(cè)量主電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按設(shè)定速度升降速，自動(dòng)停車合敦，自動(dòng)判斷導(dǎo)布速等功能初橘，所有參數(shù)可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行參數(shù)的修改，如升降速時(shí)間充岛，導(dǎo)布速調(diào)節(jié)保檐。伺服驅(qū)動(dòng)編碼器接口到PLC的接口電路如圖4示，不僅實(shí)現(xiàn)了隔離崔梗，且完成信號(hào)類型和電平轉(zhuǎn)換夜只。 FX2N系列有高速脈沖輸入口，用SPD指令可以完成對(duì)速度的測(cè)量蒜魄，要注意的是用于速度控制要留有誤差帶扔亥，不然會(huì)引起速度的振蕩。 第二種方案是采用總線通過(guò)通訊控制完成坯布輸送的同步盯辅，從而省去同步控制器摹跑。完全的數(shù)字化控制，不僅減少了連線趴鹰，系統(tǒng)的可靠性和抗干能力都大大提高胚砰。而且伺服或變頻器的故障原因可直接在觸摸屏顯示出來(lái)。系統(tǒng)框圖如圖5示歧衡。其中松緊架的反饋信號(hào)則送入變頻器簇友，實(shí)現(xiàn)對(duì)主令速度的微調(diào)整，反饋系數(shù)可直接在變頻器設(shè)置或在觸摸屏設(shè)置庸颂，用485總線送入變頻器肠豺。不管采用什么品牌的PLC為得到良好的實(shí)時(shí)特性和同步的一致性，避免因通訊的延遲在升降速過(guò)程對(duì)電機(jī)同步的影響扁钥，我們采用中斷控制的方法俐粪，效果是很好的。歐母龍的通訊有專用指令很簡(jiǎn)單捐煤，在此不再贅述褪秀。 最后再談?wù)勏到y(tǒng)中的另外一個(gè)特色，最先推出獨(dú)立傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)采用的是單片機(jī)作為主機(jī)薛训，已經(jīng)有了彩色觸摸屏了媒吗，整機(jī)拖動(dòng)部分采用PLC后，剛開始的改造我們采用了增加一個(gè)PLC專用的觸摸屏乙埃。隨后為了使整機(jī)能夠合二為一闸英，我們選用了兩種方案。主要區(qū)別是用誰(shuí)來(lái)做主機(jī)介袜。是單片機(jī)還是PLC甫何，不管用什么方法出吹，都要完成單片機(jī)同PLC的通訊。如用單片機(jī)作為主機(jī)辙喂，易于大量參數(shù)的存儲(chǔ)捶牢，這樣PLC就成了下位機(jī)了，在主機(jī)上增加有關(guān)PLC操作及參數(shù)設(shè)置的畫面巍耗，信息參數(shù)經(jīng)單片機(jī)通訊至PLC就可以了秋麸。 當(dāng)然這一技術(shù)的關(guān)鍵是要清楚所使用PLC的通訊協(xié)議，歐母龍的通訊協(xié)議是開放的叁渣。直接可從編程手冊(cè)中獲得玲装。以三菱FX2N系列PLC為例：表1為PLC專用專用協(xié)議通信的指令。 表1 指令 注 釋 BR 以1點(diǎn)為單位溯侦，讀出位元件的狀態(tài) WR 以16點(diǎn)為單位墅糯，讀出位元件的狀態(tài)；或以1為單位况魔，讀出字元件的值 BW 以1點(diǎn)為單位况逼，寫入位元件的狀態(tài) WW 以16點(diǎn)為單位，寫入位元件的狀態(tài)奢赡；或以1為單位了槽，寫入值到字元件 BT 以1點(diǎn)為單位，置位/復(fù)位（SET/RESET）位元件 WT 以16點(diǎn)為單位掷暇，置位/復(fù)位（SET/RESET）位元件蛙疗，或?qū)懭胫档阶衷? RR 控制PLC運(yùn)行（RUN） RS 控制PLC停止（STOP） PC 讀出PLC設(shè)備類型 TT 連接測(cè)試 注：位元件包括X、Y层攀、M曾蚊、S以及T、C的線圈等霎肯；字元件包括D擎颖、T、C观游、KnX搂捧、KnY、KnM等 FX系列PLC通訊協(xié)議規(guī)定PLC無(wú)論在運(yùn)行還是在停止時(shí)懂缕，都可以接收上位機(jī)的4種監(jiān)控命令允跑，每種命令用唯一的命令碼標(biāo)識(shí)，如表2示 PLC與單片機(jī)之間是以報(bào)文方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐荩瑪?shù)據(jù)傳輸單位為幀。表3給出了通訊中所用到的控制字符门俏。 表3 命令幀采用和校驗(yàn)（Sum Check）方式檢錯(cuò)丸匀，格式如圖示 起始標(biāo)志 命令碼 數(shù)據(jù)區(qū) 結(jié)束標(biāo)志 和校驗(yàn)值 參考資料荷右； |
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