陳亮

摘 要：運(yùn)用PLC技術(shù)和電力電子技術(shù)，改造傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)。采用PLC的硬件，軟件配置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對復(fù)卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)的邏輯時(shí)序控制，使復(fù)卷機(jī)電控系統(tǒng)具有響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，可靠性高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)卷機(jī)；調(diào)速；自動(dòng)控制；PLC

1 系統(tǒng)的概述

傳統(tǒng)的復(fù)卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制技術(shù)，由于采用硬點(diǎn)接觸且連線復(fù)雜，查找故障費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，而且繼電器的觸點(diǎn)屬于機(jī)械式，有電弧假象，因此電氣系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生觸點(diǎn)故障，使復(fù)卷機(jī)經(jīng)常處于停機(jī)維修狀況，故障率高，不能保證正常生產(chǎn)。嚴(yán)重時(shí)不但會(huì)燒壞電氣元件，甚至電氣短路，引起火災(zāi)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)必然被計(jì)算機(jī)控制技術(shù)取而代之。其具體運(yùn)用就是采用PLC中的無觸點(diǎn)邏輯電路取代傳統(tǒng)的繼電器硬觸點(diǎn)邏輯電路，用PLC豐富的計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行編程取代繼電器邏輯控制電路中復(fù)雜的連接方式，使整個(gè)設(shè)備運(yùn)行可靠性顯著提高，故障顯著降低，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。維修和保養(yǎng)也方便快捷。改造的系統(tǒng)組成見圖1。

2 復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)

復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)見圖2所示，由圖2可知復(fù)卷機(jī)在運(yùn)行中，需要分別對交流電氣系統(tǒng)和直流電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，其控制系統(tǒng)基本要求為：1，首先慢速啟動(dòng)電機(jī)D1，D2，D3，進(jìn)行引紙，將紙引上卷紙輥筒G4。2，方下壓輥G3，并啟動(dòng)切紙刀交流電機(jī)M1，M2，M3投入放紙輥電機(jī)D1，D張力控制（即逆變控制）。3，前、后底輥電機(jī)D2，D3逐漸升速至生產(chǎn)所需的運(yùn)行車速。4，檢測放卷電機(jī)D1的運(yùn)行轉(zhuǎn)速N1，當(dāng)N1大于額定轉(zhuǎn)速N1e時(shí)，則對D1勵(lì)磁進(jìn)行弱磁控制。5，當(dāng)卷紙完成后，進(jìn)行退紙換卷筒工作。6，當(dāng)作業(yè)任務(wù)完成后停機(jī)。復(fù)卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)是由操作臺(tái)、PLC、主控系統(tǒng)、交流電氣控制系統(tǒng)、直流控制系統(tǒng)等4個(gè)部分組成。4個(gè)部分的作用分別是：操作臺(tái)用來實(shí)現(xiàn)對復(fù)卷機(jī)各部分電氣的啟動(dòng).停止控制；PLC主控系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)對各交流電氣系統(tǒng)的邏輯時(shí)序控制和直流電氣系統(tǒng)的速度及張力控制；交流控制系統(tǒng)用來驅(qū)動(dòng)各交流電機(jī)M1-M3及氣缸電磁閥T1-T22；直流電氣控制系統(tǒng)用來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)D1-D3。其中PLC主控系統(tǒng)為本電氣控制系統(tǒng)的核心部分，起最重要的作用。

3 系統(tǒng)改造和開關(guān)量設(shè)置

3.1 選型

3.1.1 電機(jī)選型

現(xiàn)用張力為130N，最大張力F設(shè)定為300N；原料卷最大卷徑D為1500mm；穩(wěn)定切邊線速度v為300m/min，傳動(dòng)比i為0.1824（取電機(jī)同步帶輪為46齒），卷取輥直徑d為403mm。電機(jī)最大扭矩確定：

電機(jī)極對數(shù)確定：根據(jù)公式n=60f/p；其中電機(jī)轉(zhuǎn)速

按此電機(jī)轉(zhuǎn)速選用4極電機(jī)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min。

電機(jī)選型為YVP160L-4，做速度閉環(huán)加裝1000線編碼器推挽輸出編碼器用歐姆龍或光洋。

3.1.2 變頻器選型

要做張力控制采用張力控制專用矢量變頻器：Emerson TD3000-4T0150G

3.1.3 張力控制器件

張力傳感器選型LX-050TD（三菱），

3.1.4 PLC選型

根據(jù)需求分析采用三菱FX2N-32MR的PLC主機(jī)加FX2N-2DA（控變頻器）加FX2N-4DA（張力傳感器信號(hào)輸入PLC）

3.1.5 氣動(dòng)比例閥選型

根據(jù)氣動(dòng)蝶剎DBH 205的參數(shù)?？蛇x用6bar內(nèi)的調(diào)壓量程，控制信號(hào)為0～10V的電壓信號(hào)。選用herobiger的或mac的或FESTO的。

3.2 輸入，輸出變量表（見表1）。

4系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)的調(diào)試主要分成兩個(gè)部分，一是系統(tǒng)軟件；二是系統(tǒng)硬件。

4.1 軟件調(diào)試很簡單，根據(jù)運(yùn)行要求，可以借助現(xiàn)在的輔助軟件和仿真軟件，設(shè)定好程序的開關(guān)量和模擬量，輸入相應(yīng)的PLC程序，對程序每一段的控制要求進(jìn)行模擬運(yùn)行并檢驗(yàn)測試，不斷修改完善程序，達(dá)到最佳控制效果。使程序盡量簡單明了，可操作性強(qiáng)。

4.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試相對來說難度就高了很多，所有電氣元件都要先保證完好，機(jī)械部件連接齒輪咬合完好，鏈條和皮帶等松緊合理，連接正確，電氣一次和二次回路正確。在設(shè)備不通電的情況下，確認(rèn)每個(gè)電氣元件的選型正確，電壓等級(jí)，電流范圍。整個(gè)電氣控制回路沒有短路和斷路現(xiàn)象；在設(shè)備通電后進(jìn)行慢速輕負(fù)荷試運(yùn)行，在運(yùn)行中完善PLC的軟件和硬件配置，達(dá)到最佳效果。

5 結(jié)束語

運(yùn)用PLC技術(shù)和電力電子技術(shù)，采用軟、硬相結(jié)合的方法對復(fù)卷機(jī)電氣控制系統(tǒng)的改造，能較理想地解決了傳統(tǒng)復(fù)卷機(jī)電控系統(tǒng)中諸多影響正常生產(chǎn)的問題。經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場長期運(yùn)行證明其效果明顯，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便、降低了故障率、提高了該設(shè)備的使用效率。對改造傳統(tǒng)相關(guān)行業(yè)也具有現(xiàn)實(shí)意義。

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