摘要：2011山東省高級(jí)技師操作題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是變頻器的使用，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制，人機(jī)界面的組態(tài)，封切機(jī)氣缸的電氣控制。

關(guān)鍵詞：變頻器 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 人機(jī)界面 PLC

2011山東省高級(jí)技師的操作筆試題是：設(shè)計(jì)枕式包裝機(jī)。枕式包裝機(jī)的簡(jiǎn)單控制原理，其動(dòng)作原路是：電動(dòng)機(jī)M1帶動(dòng)傳送帶運(yùn)輸待包裝產(chǎn)品，M2電動(dòng)機(jī)是包裝紙輸送電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)滾軸輸送包裝紙到待包裝產(chǎn)品上端，準(zhǔn)備包裝。當(dāng)待包裝產(chǎn)品到達(dá)包裝位置時(shí)，氣缸有氣壓閥控制推動(dòng)封裝/切割器，進(jìn)行產(chǎn)品包裝和包裝紙切割，完成后封裝/切割器抬起，為下一個(gè)產(chǎn)品包裝做準(zhǔn)備。（皮帶運(yùn)輸電動(dòng)機(jī)M1功率1KW，包裝紙輸送電動(dòng)機(jī)M2功率0.7KW。）

1 傳送帶交流電動(dòng)機(jī)變頻五級(jí)調(diào)速

電動(dòng)機(jī)M1帶動(dòng)傳送帶運(yùn)輸待包裝產(chǎn)品，皮帶運(yùn)輸電動(dòng)機(jī)M1功率1KW，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)軸有交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，并且可以無(wú)級(jí)調(diào)速，與電動(dòng)機(jī)同軸安裝了一臺(tái)編碼器。

對(duì)于這樣的要求，首先我們知道的控制目標(biāo)是交流電動(dòng)機(jī)，功率是1KW，并且可以無(wú)級(jí)調(diào)速，能夠做到讓交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速肯定要用到變頻器，變頻器的選擇我們選擇西門(mén)子MM420的變頻器。無(wú)極調(diào)速可以模擬量來(lái)控制完成。另外的一個(gè)要求是判斷待包裝產(chǎn)品是否到位，由SQ1和SQ2檢測(cè)信號(hào)后延時(shí)一段時(shí)間（根據(jù)加工速度運(yùn)算得出），產(chǎn)品加工速度變化后時(shí)，SQ1和SQ2檢測(cè)信號(hào)后延時(shí)的時(shí)間，一定要通過(guò)計(jì)算。

對(duì)于這樣的一個(gè)要求，我們可以用編碼器來(lái)完成，如果采用比較指令，我們可以先算出從待包裝產(chǎn)品檢測(cè)的傳感器動(dòng)作開(kāi)始到待包裝產(chǎn)品運(yùn)行到封割機(jī)的中心止的距離，如果知道編碼器的分辨率是500線，旋轉(zhuǎn)一周的距離是55CM，那么用運(yùn)行的總距離除以編碼器一周的距離再乘以500，就得出運(yùn)行的總的脈沖數(shù)。用這樣的方法在實(shí)踐中可以完成，但是不符合題目的要求。如果直接用時(shí)間指令來(lái)完成的話，那么當(dāng)電機(jī)的速度變化時(shí)，時(shí)間設(shè)定值不變，電機(jī)就不能在指定的位置上停止?？梢圆捎眠@樣的方案：題目要求用時(shí)間指令和編碼器來(lái)完成，把上述兩種方案結(jié)合在一起，首先我們可以用編碼器來(lái)捕捉電動(dòng)機(jī)運(yùn)行到一秒時(shí)的脈沖個(gè)數(shù)，利用電機(jī)運(yùn)行總的脈沖數(shù)除以一秒鐘所走的脈沖個(gè)數(shù)，就得出時(shí)間，再利用時(shí)間指令來(lái)精確算出交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行距離。

根據(jù)這樣的想法，編寫(xiě)相應(yīng)的程序：

交流電動(dòng)機(jī)移動(dòng)的距離如何計(jì)算：

如果我們選用的編碼器是500線，也就是編碼器旋轉(zhuǎn)一周要發(fā)出500個(gè)脈沖，倍率選擇為4倍，那么編碼器旋轉(zhuǎn)一周就要發(fā)出2000個(gè)脈沖，測(cè)量編碼器的周長(zhǎng)和交流電動(dòng)機(jī)要移動(dòng)的距離，用總的距離除以編碼器的周長(zhǎng)得出編碼器的圈數(shù)，用圈數(shù)乘以2000得出需要發(fā)出的總的脈沖數(shù)，也就是編程里的假設(shè)的80000

公式為：總的脈沖數(shù)=■*2000

2 包裝紙用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

這一部分的程序可以用位控向?qū)У姆椒▉?lái)控制，采用運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的方法完成，但是題目要求要無(wú)極調(diào)速，這種方法做不到，只能采用令傳輸?shù)姆椒?。（具體的程序如上圖）

高速脈沖串從PLC的Q0.0輸出，方向由Q0.2來(lái)控制。

3 包裝紙輸送速度要和產(chǎn)品加工速度一起變化(通過(guò)觸摸屏改變速度）

產(chǎn)品加工的速度由變頻器的模擬量來(lái)控制，包裝紙輸送的速度由VW400來(lái)控制，如何把兩個(gè)控制量合為一個(gè)控制量，可以用PLC224XP中的模擬輸出量來(lái)控制，即把變頻器模擬量的控制部分由PLC224模擬量輸出控制，把AQW0輸出量既傳送至VW400來(lái)控制產(chǎn)品加工的速度，又傳送至變頻器的模擬量控制點(diǎn)，這樣就能夠達(dá)到兩者的速度一起變化。

在變頻器控制時(shí)，我們利用KA1來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)和停止，還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，解決方法是：把KA1的常開(kāi)觸點(diǎn)由PLC的Q1.0輸出點(diǎn)來(lái)代替。

在觸摸屏組態(tài)時(shí)，把數(shù)據(jù)輸入的地址賦給VW400，這樣在觸摸屏上改變VW400的數(shù)值，就能夠改變兩個(gè)控制電機(jī)的速度。

4 封切機(jī)的設(shè)計(jì)

當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)都運(yùn)行到封切機(jī)中心的正下方時(shí)停止，封切機(jī)的氣缸下行，把包裝紙壓在產(chǎn)品上，氣缸下行碰到SQ4（i1.1）時(shí)，封切機(jī)氣缸上行至SQ3(I1.2)時(shí)，氣缸停止。氣缸的上行和下行由氣缸單向電磁閥控制，單向電磁閥由PLC的Q1.1控制，程序?yàn)椋?/p>

5 觸摸屏顯示產(chǎn)品加工完成的個(gè)數(shù)

可以采用計(jì)數(shù)器的指令，也可以采用自動(dòng)加1的指令來(lái)完成。

在觸摸屏組態(tài)時(shí)，選取數(shù)據(jù)輸出指令賦值給VD500即可。

6 結(jié)束語(yǔ)

如果是一種完整的設(shè)備，這樣的設(shè)計(jì)程序還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須具備完整的閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)然設(shè)計(jì)的程序應(yīng)該是多種多樣的，這只是其中的一種。

參考文獻(xiàn)：

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