1、可調(diào)定長自動裁切控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)成

圖5-28可調(diào)定長自動裁切控制裝置系統(tǒng)配置示意圖

　　裁切機(jī)器由機(jī)體、傳送帶、氣動裁切刀具等機(jī)械部件和變頻器、電機(jī)、刀位檢測開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器等電力拖動部件和長度檢測部件構(gòu)成。機(jī)器工作原理簡述：由變頻器控制電機(jī)起停與速度，電機(jī)由皮帶拖動機(jī)器主軸，主軸帶動輸送帶，輸送帶將待裁切板材源源不斷地輸送至裁切刀具下；

　　旋轉(zhuǎn)編碼器經(jīng)彈性連軸器（可用軟塑料管代用）與機(jī)器旋轉(zhuǎn)主軸連接，對主軸的運(yùn)行線距離進(jìn)行脈沖計數(shù)，當(dāng)設(shè)定長度（設(shè)定脈沖數(shù)）與編碼器計數(shù)長度相等時，由PLC輸出下刀指令，變頻器停止運(yùn)行，輸送帶停止輸送，下刀電磁閥動作，氣動裁切刀具下行，對輸送帶上的板材進(jìn)行裁切。裁切過后，系統(tǒng)又自動啟動運(yùn)行。

　　系統(tǒng)設(shè)計要求：

　　1）、板材輸送速度可以調(diào)節(jié)。采用變頻器拖動電機(jī)滿足此要求；

　　2）、裁切長度可以設(shè)定，并可以監(jiān)控，采用PLC與文本屏相結(jié)合，滿足此要求；

　　3）、機(jī)器主軸的直徑規(guī)格不一，與長度設(shè)置互有影響，應(yīng)考慮此因素?？捎梦谋酒量蓪χ鬏S數(shù)據(jù)（軸周長）修正；

　　4）、選用旋轉(zhuǎn)編碼器的型號不同，脈沖計數(shù)值/周有別。用文本屏可對旋轉(zhuǎn)碼器的脈沖計數(shù)值/周數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

　　5）、正常輸送使用一個可調(diào)整的較高的輸送速度，稱為變頻高速；而當(dāng)輸送長度接近于裁切長度時，輸送帶應(yīng)進(jìn)入低速運(yùn)行階段，稱為變頻低速（可為一固定速度），這樣便于提高裁切精度和裁切質(zhì)量。低速輸送距離（長度）可以根據(jù)現(xiàn)場操作運(yùn)行情況，由文本屏設(shè)置；

　　6）、下刀裁切時，輸送帶必須停止輸送，裁切完畢后，輸送帶開始運(yùn)行。下刀裁切至重新運(yùn)行，需有一個適宜的延時時間，如時間太短，刀具未升到原位，容易與板材相頂，損壞板材和刀具。若時間過長，會導(dǎo)致本班產(chǎn)量降低。這個下刀時間（實際為刀具復(fù)位時間）也可以由文本屏進(jìn)行設(shè)置；

　　7）、本班產(chǎn)量——裁切張數(shù)，可以在屏面上顯示和監(jiān)控。下一班人員可將顯示值復(fù)位清零，重新計數(shù)；

　　8）、系統(tǒng)的運(yùn)行方式：用按鈕啟動和停止，實現(xiàn)自動裁切功能。

圖5-29可調(diào)定長裁切裝置系統(tǒng)電氣壓原理（接線）圖

　　根據(jù)以上要求，核算了PLC的I/O點數(shù)，繪制系統(tǒng)原理接線圖并編寫控制程序。

　　可調(diào)定長裁切裝置選用10點LS/K7MDR10S型PLC、YD204VL4文本屏，和偉創(chuàng)AC60/1.5kW變頻器，用CDD-11N型接近開關(guān)（常態(tài)為接點接通，檢測物體到位后，接點開斷）采集刀位信號，用TRD-2T600BF型旋轉(zhuǎn)編碼器測量板材長度。

　　PLC的P40端子控制下刀電磁閥，進(jìn)行裁切控制；P41端子輸出接點信號做為變頻器的FWD運(yùn)轉(zhuǎn)信號。變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率由RP1電位器調(diào)節(jié)給定；P43端子連接變頻器的X3端子，X3端子功能被設(shè)置為點動，該端子信號輸入時，變頻器以點動（低速）頻率運(yùn)行。

　　變頻器應(yīng)該調(diào)整的參數(shù)值：

　　1）運(yùn)行/停止命令，E-01：置1，端子起/?？刂?；

　　2）主速頻率給定E-02：置2，端子VS1，0—10V信號，由外接電位器調(diào)整；

　　3）控制端子X3功能選擇F-02：置1，正轉(zhuǎn)點動運(yùn)行；

　　4）點動頻率E-25：根據(jù)運(yùn)行需要調(diào)整。先預(yù)置為7Hz；

　　5）停機(jī)方式E-34：置1，自由停車；

　　6）電機(jī)過流保護(hù)E-57：設(shè)定值應(yīng)等于電機(jī)銘牌上的額定電流值或為電機(jī)額定電流的1.1倍；

　　7）加速時間根據(jù)需要調(diào)整，為提高工效，將加速時間設(shè)為0.3秒，減速時間設(shè)為0.6秒。變頻器在較短時間加速至全速，容易出現(xiàn)過載報警與停機(jī)。為了滿足用戶快提速和提高產(chǎn)量的要求，將750W電機(jī)配用1.5G型變頻器。

　　圖5-29配線圖中，裁切刀位位置由光電開關(guān)檢測，檢測信號由P05端子輸入。刀位輸入靜態(tài)為常閉點信號，裁切到位后，輸入一個常閉點的開斷信號；編碼器的計數(shù)信號由P0、P1兩個輸入端子進(jìn)入，本例程序電路，通過參數(shù)已將HSC0（高速計數(shù)通道1）設(shè)置為兩相CW/CCW工作模式（設(shè)置方法詳見第三章的第二節(jié)），CW：正轉(zhuǎn)計數(shù)；CCW：反轉(zhuǎn)計數(shù)。輸送帶正向運(yùn)行時，P00輸入信號有效，程序電路對從P00端子輸入的信號進(jìn)行加計數(shù)；輸送帶反向運(yùn)行時，P01輸入信號有效，對從P01端子輸入的信號進(jìn)行減計數(shù)。這樣，當(dāng)因某種原因需進(jìn)行倒車時，高速計數(shù)的結(jié)果會自動減去倒車尺寸，保障裁切長度的準(zhǔn)確。

　　2、PLC程序電路（見下圖5-30、圖5-31）

　　程序電路完成的主要任務(wù)是對輸送帶輸送的板材進(jìn)行長度計量和裁切控制，因而13-63程序步為一段對高速計數(shù)輸入的高速計數(shù)脈沖進(jìn)行相關(guān)算術(shù)計算的程序，從而得出裁切長度、減速距離與當(dāng)前長度監(jiān)控值等數(shù)據(jù)（見下文程序解析）；

　　裁切控制應(yīng)用了HSCST（高速計數(shù)有效）指令，以取出旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的計數(shù)脈沖數(shù)，并存入數(shù)據(jù)寄存器D5中，供計算電路采用。

　　程序電路中還用到了觸點比較指令和普通計數(shù)指令（計數(shù)器C0），相對應(yīng)的程序電路解析見下文。下面先行給出整體的程序電路，請讀者對應(yīng)右側(cè)注解，參考相關(guān)指令的用法，再與后文的文本屏畫面相結(jié)合，找到畫面與程序電路的結(jié)合點（相關(guān)軟元件的來龍去脈）。

圖5-30可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路第一段

圖5-31可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路第二段

　　3、文本屏的畫面編輯

　　一般情況下，先將PLC程序電路編寫完畢，再據(jù)程序電路的“相關(guān)的元件地址”編輯文本屏畫面。程序電路與文本屏畫面兩者產(chǎn)生聯(lián)系的元件如下表所示。

　　表5-5PLC程序電路與畫面聯(lián)系元件表

文本屏畫面如下:

　　1號畫面：除了用文字串鍵入一些說明外，使用三個功能鍵，均是擔(dān)任畫面跳轉(zhuǎn)功能的。

　　左行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“3”。

　　文字提示：監(jiān)控。按此鍵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)3號“監(jiān)控”畫面；

　　右行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“2”。

　　文字提示：設(shè)定。按此鍵轉(zhuǎn)2號“設(shè)定1”畫面；

　　下行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“5”。

　　文字提示：幫助。按此鍵轉(zhuǎn)5號“操作說明1”畫面。

　　2號畫面，編輯和定義了兩個“設(shè)定型”寄存器，用于設(shè)定“裁切長度”的寄存器D3510和用于設(shè)定“減速距離”的定時器D3550。此外，還編輯了兩個畫面跳轉(zhuǎn)功能鍵畫面。

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“1”。

　　文字提示：返回。按此鍵時返回1號開機(jī)畫面；

　　“8”數(shù)字功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“4”。隱形鍵。

　　按此鍵時，轉(zhuǎn)換到4號“設(shè)定2”畫面。

　　2號畫面（見下圖5-33）：將數(shù)字小鍵盤中的“8”鍵，設(shè)置為隱形功能鍵，按此鍵時將從2號畫面跳轉(zhuǎn)到4號（設(shè)定2）畫面?！?”鍵，在編輯軟件中以“模糊圖形”的形式出現(xiàn)，但實際屏顯示畫面中，該鍵是“隱形”的。

　　為什么在該畫面要定義一個隱形鍵用作畫面轉(zhuǎn)換呢？

　　這是因為：4號（設(shè)定2）畫面內(nèi)容，有主軸直徑、編碼器類型及下刀時間的調(diào)整，這些數(shù)據(jù)的隨意調(diào)整會造成裁切長度的不準(zhǔn)確，從而造成材料的報廢！采用隱形功能鍵，對該鍵的應(yīng)用只有少數(shù)操作人員得知和可以進(jìn)入設(shè)定2畫面，進(jìn)行有關(guān)設(shè)置。無關(guān)人員，輕易不會進(jìn)入設(shè)定2畫面，避免了誤調(diào)節(jié)造成的損失。

　　隱形鍵的使用，往往是出于對重要可調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)（畫面）的保護(hù)，而設(shè)置的。

圖5-33 2號畫面。畫面描述：設(shè)定1

圖5-34 3號畫面。畫面描述：監(jiān)控

　　3號畫面為監(jiān)控畫面，定義了兩個數(shù)據(jù)寄存器，用于本班產(chǎn)量（裁切張數(shù)顯示）監(jiān)控的D3530和當(dāng)前長度（當(dāng)前板材計量長度）值顯示的D3532。數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)部數(shù)據(jù)來自PLC程序電路。

　　定義了左行箭頭功能鍵為開關(guān)量控制位元件M50，用于對本班產(chǎn)量和當(dāng)前長度計數(shù)值的復(fù)位。

　　定義了上行箭頭功能鍵為“畫面跳轉(zhuǎn)”鍵，按此鍵時畫面返回到1號開機(jī)畫面。

圖5-35 4號畫面。畫面描述：設(shè)定2

　　4號畫面是針對裝置機(jī)械特性和器件類型，進(jìn)行的相關(guān)設(shè)定。定義了三個“設(shè)定型”寄存器，D3512：用于設(shè)定“主軸周長”；D3514：用于設(shè)定“編碼脈沖”；D3500：用于設(shè)定“下刀時間”，為定時器T0的定時時間設(shè)置。畫面設(shè)定數(shù)據(jù)是由文本屏下傳至PLC程序電路，此類數(shù)據(jù)寄存器，應(yīng)選中“設(shè)定”！

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“1”。文字提示：返回。

　　按此鍵時返回1號開機(jī)畫面；

　　5-8號畫面，是操作說明的文字處理畫面，畫面底部的按鍵，設(shè)置的都是畫面跳轉(zhuǎn)功能。

　　下行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“6”。文字提示：下頁。

　　轉(zhuǎn)6號“操作說明2”畫面；

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“1”。文字提示：上頁。

　　返回1號開機(jī)畫面。

圖5-37 6號畫面。畫面描述：操作說明2

　　下行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“7”。文字提示：下頁。

　　轉(zhuǎn)7號“操作說明3”畫面；

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“5”。文字提示：上頁。

　　轉(zhuǎn)5號“操作說明1”畫面。

圖5-38 7號畫面。畫面描述：操作說明3

　　下行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“8”。文字提示：下頁。

　　轉(zhuǎn)8號“操作說明4”畫面；

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“6”。文字提示：上頁。

　　轉(zhuǎn)6號“操作說明2”畫面。

圖5-39 8號畫面。畫面描述：操作說明4

　　上行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“7”。文字提示：上頁。

　　轉(zhuǎn)7號“操作說明3”畫面；

　　右行箭頭功能鍵：

　　定義為“畫面跳轉(zhuǎn)”、“1”。文字提示：返回。

　　返回1號開機(jī)畫面。

　　畫面元件的定義和使用特點：

　　1）使用寄存器的編號為3500以后的編號，具有斷電保持功能，便于本班產(chǎn)量等的計數(shù)保持，斷電后，重新啟動裝置后，能在原計數(shù)值上繼續(xù)累加。如不考慮斷電保持功能，則可以采用任意編號的寄存器，如D1、D2；

　　2）同一功能鍵，在不同畫面，可設(shè)置為不同的功能或相同的功能，如上行箭頭鍵，可設(shè)置為上頁跳轉(zhuǎn)；在另一面面，又被設(shè)置為向開機(jī)畫面的跳轉(zhuǎn)?？梢员恢貜?fù)設(shè)置和使用；

　　3）在設(shè)置界面，按SET鍵在各個要設(shè)置數(shù)據(jù)之間切換，按左右鍵切換到需要修改的數(shù)據(jù)位。按上下鍵修改數(shù)據(jù)，修改完成按ENT確認(rèn)數(shù)據(jù)修改。

　　4、程序電路解析

　　1、算術(shù)指令的應(yīng)用：

　　MUL，乘法指令；DIV，除法指令；ADD，加法指令；SUB，減法指令。16位數(shù)據(jù)處理指令；

　　將指令前面加D，變?yōu)镈MUL、DDIV、DADD、DSUB，則變?yōu)樘幚?2位數(shù)據(jù)的算術(shù)指令。

　　注意：高速計數(shù)器的計數(shù)范圍為十進(jìn)制32位，其設(shè)定值也為十進(jìn)制32位。當(dāng)利用傳送或算術(shù)指令對高速計數(shù)進(jìn)行處理時，應(yīng)該采用32數(shù)據(jù)處理指令。當(dāng)誤用16位數(shù)據(jù)處理指令時，會出現(xiàn)程序電路不被執(zhí)行或運(yùn)算數(shù)據(jù)錯誤的狀況。遇到這種情況，可以改變數(shù)據(jù)格式（如將UML指令改為DUML指令）試之。這也是在編程中經(jīng)常遇到的問題。

　　算術(shù)指令不能直接與左母線連接，故用F0000（運(yùn)行中接通）特殊輔助繼電器觸點，連接算術(shù)程序電路。

圖5-40可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路中的算術(shù)指令電路

　　此段程序為本程序的中心部分，配合文本屏的數(shù)據(jù)設(shè)置，對寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，對板材長度和減速距離進(jìn)行計算，用于下刀裁切控制和裁切前變頻器的低速運(yùn)行控制。決定裁切長度的三個量：編碼器脈沖數(shù)/周、主軸周長和長度設(shè)定值。因為是采取旋轉(zhuǎn)編碼器來計數(shù)的，一張皮子的總長度，對應(yīng)的是編碼器的脈沖數(shù)，而上段程序中，加、減、乘、除運(yùn)算的任務(wù)，便是根據(jù)編碼器的旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)和機(jī)器主軸一周所運(yùn)轉(zhuǎn)的線距離和長度設(shè)定值，算出總長度脈沖數(shù)的。

　　為了計算方便，假設(shè)主軸周長為100厘米，編碼器脈沖數(shù)/周為100，即一個脈沖數(shù)對應(yīng)傳送帶輸送長度為1厘米。那么現(xiàn)在設(shè)定長度為1000厘米，編碼器應(yīng)該輸送出多少個脈沖（總長度脈沖數(shù)）？

　　這是一個簡單的數(shù)學(xué)計算題，可列出下面一個等式：

　　因為：主軸周長/編碼器脈沖＝設(shè)定長度/總長度脈沖數(shù)

　　所以：總長度脈沖數(shù)＝編碼脈沖×長度設(shè)定/主軸周長（100×1000/100＝1000個脈沖數(shù)）

　　程序電路中，也是按上述算式，采用兩個計算步驟來完成總長度脈沖數(shù)的計算的。電路第一行，先完成編碼脈沖×長度設(shè)定，將乘積存入于D3516寄存器；電路第二行，再將D3516（乘積）/主軸周長，從而得出設(shè)定長度對對應(yīng)的總長度脈沖數(shù)（數(shù)值存于D3518）。

　　將計算所得總長度脈沖數(shù)（D3518）與旋轉(zhuǎn)編碼器實際輸入脈沖數(shù)（D5）相比較，當(dāng)兩者相等時，裁切刀具動作，即得到按長度設(shè)定所要求的板材長度。

　　第三、四、五行電路，是對開始減速脈沖數(shù)的計算電路。裁切長度為1000毫米，要求輸送長度達(dá)800毫米時，控制變頻器用點動速度（低速）運(yùn)行，以提高裁切精度和裁切質(zhì)量。需計算出800毫米所對應(yīng)的編碼器脈沖數(shù)，在實際編碼器輸入脈沖數(shù)與此相等時，PLC的40接點停止輸出，變頻器高速運(yùn)行停止，43輸出接點接通，變頻器以設(shè)定點動速度（低速）運(yùn)行。根據(jù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，減速距離可由屏面進(jìn)行設(shè)置。

　　計算步驟與版式：第一步，先算出減速距離的脈沖數(shù)——200毫米所對應(yīng)的脈沖數(shù)，再將總長度脈沖數(shù)減去減速距離脈沖數(shù)，即得出開始減速脈沖數(shù)了。減速距離的計算用如下算式：

　　減速距離脈沖數(shù)＝減速距離×編碼脈沖/主軸周長

　　減速距離的計算由第三、四行電路完成。

　　第五行電路為減法算式：總長度脈沖-減速距離脈沖數(shù)＝開始減速脈沖數(shù)

　　將計算所得開始減速脈沖數(shù)（D3520）與旋轉(zhuǎn)編碼器實際輸入脈沖數(shù)（D5）相比較，當(dāng)兩者相等時，PLC的P43接點動作，變頻器轉(zhuǎn)換成低速運(yùn)行，為下刀裁切做好準(zhǔn)備。

圖5-42可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路中的低速命令電路

　　下刀命令與低速命令程序電路，使用了觸點(條件)比較指令。

　　程序電路第六、七行，是對當(dāng)前長度值的計算，所得結(jié)果上傳到屏面，用于對當(dāng)前長度值的監(jiān)控：待裁切板材已被輸送多少毫米？計算方式同總長度脈沖數(shù)的方法一樣。

　　2、高速計數(shù)功能的啟用

圖5-43可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路中高速計數(shù)處理電路

　　該程序中啟用了編程器中的高速計數(shù)有效（HSCST）功能。旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的A、B兩相脈沖信號分別從PLC的P0、P1兩個端子輸入。計數(shù)形式為兩相CW/CC計數(shù)模式。高速計數(shù)功能（對應(yīng)P0端子輸入）可通過編程軟件左上側(cè)的參數(shù)工具設(shè)置。當(dāng)設(shè)置為CW/CCW兩相計數(shù)模式時，P1端子也被自動占用。高速計數(shù)的設(shè)置畫面如下：

圖5-44可調(diào)定長裁切裝置PLC程序電路中高速計數(shù)的設(shè)置

　　將P0端子輸入高速計數(shù)設(shè)置為：線性計數(shù)器。兩相CW/CCW模式。

　　高速計數(shù)指令含義。HSCST00000009999999D5：HSCST00000為P0、P1端子輸入的CW/CCW（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)）計數(shù)脈沖；0009999999，為計數(shù)設(shè)定值，當(dāng)設(shè)定值到時，相對應(yīng)特殊繼電器動作，在這里只是應(yīng)用其計數(shù)功能，不取用對應(yīng)位元件的開關(guān)量信號，故將設(shè)定值設(shè)得大一點，滿足設(shè)定長度的要求即可以了；D5，為計數(shù)當(dāng)前值寄存器，若在程序監(jiān)控狀態(tài)，可看D5右邊顯示的當(dāng)前計數(shù)值。這里是將計數(shù)當(dāng)前值，放入D5寄存器中，用于下刀命令和低速命令電路的比較條件。

　　5-31程序電路中，當(dāng)（P40端子接點）下刀電磁閥動作一次，即將數(shù)據(jù)0傳送（DMOV）至D5中，完成對當(dāng)前計數(shù)值的清零，為下一次裁切做好長度計數(shù)準(zhǔn)備。MOV，16位數(shù)據(jù)傳送指令；在指令前加D，為32位數(shù)據(jù)傳送指令。高速計數(shù)的計數(shù)當(dāng)前值，為32位十進(jìn)制數(shù)據(jù)，故需用DMOV指令。