PLC高速计数器功能应用在定位控制上的案例Word文件下载.docx

PLC高速计数器功能应用在定位控制上的案例Word文件下载.docx

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由于设备的单片机控制系统老化，造成定位不准，切纸动作紊乱，不能正常生产。

但此控制系统是早期产品，没有合适配件可替换，只能采取改造这一途径。

目前国内进行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成本都在两万元以上。

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还原公司维修或更换，维修周期长且成本高，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）进行裁切参数设定和完成一些手动动作。

二、改造的可行性分析

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，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。

三、主要控制部件的选取

1、PLC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。

四、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RS422（用于和PLC通讯），利用电脑和F920GOT相连后不仅可以对HMI进行程序的读取和上传，还可以直接对PLC的程序进行上传下载、调整和监控。

五、PLC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。

在切纸机工作过程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具体位置定位功能，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，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置；

C235用于进行精确定位。

定位过程是这样的，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，不论进给机构前进还是后退C235进行减计数，同时对C235中的数值进行比较，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，从而达到精确定位。

因为任何系统都有惯性和时间上的迟滞，所以变频器停止输出的时间并不是C235中的计数值减小到0时，而是让C235和一个数据寄存器D130比较，当C235中的值减小到D130中的设定值时PLC控制变频器停止输出。

D130的值可通过人机界面进行修改和设定，在调试时通过修改这个值，以达到定位准确的目的。

显示定位机构当前位置的程序见下图1，

图1显示定位机构当前位置程序段

实现定位控制的程序段见下图2。

图2定位程序段

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精确到0.1mm。

这个问题在一些单片机系统中常会遇到，常见的处理办法是加大一个数量级，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的程序编写达到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中的设置画面见下图。

图3HMI中数据设置画面

比如我要等分裁切10.5mm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的寄存器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不出现但实际上寄存器D11被占用，不能再应用于其它地方，否则会出现问题。

）

而不是用：

MULD128K50D10

编程中其它应注意的问题。

一是双线圈问题。

本工程中利用条件跳转和步进指令避免了双线圈问题。

二是误信号问题。

编码器是一种比较精密的光电产品，受振动时不可避免的会出现误信号，而切纸机在执行裁切动作时会造成很大振动，如果忽视这个现象，定位精度和执行机构当前位置的显示都会不准确。

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进行计数，这样就屏蔽了裁切时震动造成的误信号。

六、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%（低速时电机转矩不足时可提高此数字）

43速设定（高速）30Hz

53速设定（中速）10Hz

63速设定（低速）2Hz

7加速时间0.5s

8减速时间0.5s

24多段速设定（4速）50Hz

79操作模式2（只执行外部操作）

在调试过程中为了达到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的数值进行相应调整。

七、结论

通过上述的改造过程，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，合理的进行应用，在一定场合可以取代高成本的定位控制系统，实现控制系统最优的性价比。

也迎合了我国当前提出的建设节约型社会的宗旨。