PLC对电池极耳切割机的控制.doc

1、1PLC 对电池极耳切割机的控制吕以全 张瑞波 孙伯星 郭勇 程德树天津理工大学摘要：介绍了 PLC 对两台交流伺服驱动器的控制来驱动交流伺服电动机实现对电池极耳的切割。 PLC 的I/O 点分配， PLC 的 I/O 口控制电路的硬件设计，对一台交流伺服电动机控制水平电池极耳长度的交流伺服驱动器参数设定，另一台交流伺服电动机控制电池极耳切割的交流伺服驱动器参数设定。PLC 的手动与自动、单次与连续的编程软件设计。经过调试，切割误差小于 1 mm。机器每天工作 10 h，满足完成两万个电池极耳的切割任务，达到技术要求指标，可靠运行在自动控制电池极耳切割的生产线上。关键词：可编程序控制器 交流伺

2、服驱动器 交流伺服电动机 程序Control of the Battery Poles Incision Machine by PLCL Yiquan Zhang Ruibo Sun Boxing Guo Yong Cheng DeshuAbstract：This paper introduced that how to control two servo-drivers to drive servomotor by PLC in order to carry out to cut the battery poles. The arrangement of PLCs I/O points, t

3、he hardware design of PLCs I/O control circuit, to set the AC servo-drivers parameter of one AC servomotor that controlling the cutting of the battery poles, and to set the servo-drivers length-parameter of the other AC servomotor that controlling the transmission of battery poles. The design of the

4、 software to achieve the manual and automatic control, and the single or continuous control. The error of incision is less than 1mm through debugging. Machine can complete the task of cutting 20 thousand battery poles in 10 hours and achieve the technology target, which run reliably on the automatio

5、n product line of battery pole incision.Keywords：programmable logical controller (PLC) AC Servo-drivers AC Servomotor program1 引言PLC 对 电 池 极 耳 切 割 的 控 制 ， 是 由 PLC 完 成对 两 台 交 流 伺 服 驱 动 器 的 控 制 ， 其 中 一 台 交 流 伺 服驱 动 器 参 数 设 定 控 制 交 流 伺 服 电 动 机 完 成 电 池 极 耳长 度 的 水 平 传 动 ， 另 一 台 交 流 伺 服 驱 动 器 参 数 设 定控 制 交

6、 流 伺 服 电 动 机 的 电 池 极 耳 长 度 的 切 割 。PLC 对 电 池 极 耳 切 割 的 设 计 为 手 动 与 自 动 ；单 次 与 连 续 ， 通 过 软 件 逻 辑 编 程 区 分 手 动 与 自 动 ；单 次 与 连 续 。 在 手 动 状 态 下 ： 两 台 交 流 伺 服 电 动 机分 别 能 进 行 点 动 的 逻 辑 控 制 ； 在 自 动 状 态 下 ： 两 台交 流 伺 服 电 动 机 能 进 行 单 次 与 连 续 逻 辑 控 制 。电池极耳长度有 3 种规格，在操作箱上安装加减计数器，由工作人员输入规格长度。完成每一种规格长度的切割，依靠可调位置的激光

7、传感器，对电池极耳上的胶物前沿定位确认，进行切割，误差小于 1 mm。机器每天工作 10 h，完成两2万个电池极耳的切割任务。每一种长度切割的数量由操作箱上安装的计数器来完成。操作箱上安装了，误操作声、光报警装置。考虑到机器工作的性质以及根据两台交流伺服驱动器，输入直流负极信号的控制要求，因此PLC 选用 OMRON 晶体管输出 NPN 型。NPN 型的机器，要求输出点的 COM 端接入直流 24 V 的负极。型号为 CPM1A-30 CDRTD-V1。两台交流伺服驱动器均选用 ASD-A0221LA型号，容量 200 W，交流单相 220 V 输入。交流伺服电 动 机 选 用 ASMT02L

8、250BK 型 号 ， 容 量 200 W。 伺服驱动器与伺服电动机为配套产品。32 PLC 的 I/O 口分配PLC 的输入分配点如表 1 所示。PLC 的输出分配点如表 2 所示。表 1 PLC 的输入点分配表序号 输入点 输入信号 序号 输入点 输入信号00 00000 自动控制信号01 00001 手动控制信号09 00009垂直切割交流伺服电机点动启动信号02 00002 单次控制信号 10 00010 备用03 00003 连续控制信号 11 00011 声光报警复位信号04 00004 水平移动交流伺服 12 00100加减计数器加数按键控制信号05 00005垂直切割交流伺服电

9、机点动控制信号 13 00101加减计数器减数按键控制信号06 00006 单次启动工作信号 14 00102 传感器控制信号07 00007 连续启动工作信号 15 00103 加减计数器复位16 00104 计数器复位信号08 00008水平移动交流伺服电机点动启动信号 17 00105 计数器复位信号表 2 PLC 的输出点分配表序号 输出点 输出信号 序号 输出点 输出信号00 01000 SON(伺 服 驱 动 器 2) 06 01006P LC 工作信号灯01 01001 CTRG(伺 服 驱 动 器 2) 07 01007 备用02 01002 计数器 08 01100 SON(

10、伺服驱动器 1)03 01003 加减计数器加 10 01101 CTRG(伺服驱动器 1)04 01004 加减计数器减 11 01102 POS0(伺服驱动器 1)05 01005 中间继电器 12 01103 POS1(伺服驱动器 1)在 PLC 的输入点信号中，自动控制信号与手动控制信号；单次控制信号与连续控制信号；水平移动交流伺服电机点动控制信号与垂直切割交流伺服电机点动控制信号均选用三位转换开关(零位空)。其它所有按钮均选用点动按钮。3 PLC 的 I/O 口控制电路设计PLC 的 I/O 口控制电路设计，如图 1 所示。PLC 的 工 作 电 源 为 直 流 24 V， 由 开

11、关 电 源 交流 220 V 变 直 流 24 V 一 路 供 给 ， 线 号 为 +240 和 -241。PLC 的输入端信号，用 PLC 的内部直流 24V电源，线号为+242 和-243。PLC 的 输 出 公 共 端 的 COM4 端 ， 采 用 交 流 伺 服驱 动 器 1 的 电 源 ， 由 交 流 伺 服 驱 动 器 1 的 电 源COM(1)引 来 直 流 24V 的 负 极 。 PLC 的 输 出 端01100、 01101、 01102、 01103 分 别 接 入 交 流 伺 服 驱动 器 1 的 SON(1)、 CTGR(1)、 POS0(1)、 POS1(1)端 。P

12、LC 的输出公共端的 COM0、COM1 端，采用交流伺服驱动器 2 的电源，由交流伺服驱动器2 的电源 COM(2)引来直流 24V 的负极。PLC 的输出端 01000、01001 分别接入交流伺服驱动器 2的 SON(2)、CTGR(2)端。4图 1 PLC 的 I/O 口控制电路接线图PLC 的 输 出 公 共 端 的 COM3 端 ， 采 用 开 关 电源 的 另 一 路 直 流 24 V 电 源 的 负 极 引 入 ， 线 号 为 -245。 那 么 ， 控 制 计 数 器 和 加 减 计 数 器 的 加 、 减 信号 是 直 流 24 V 的 负 极 。 但 是 计 数 器 与

13、加 减 计 数 器的 加 、 减 信 号 需 要 的 是 直 流 24 V 的 正 极 信 号 ， 因此 在 PLC 的 输 出 给 计 数 器 的 信 号 端 以 及 加 减 计 数器 的 加 、 减 信 号 端 分 别 接 入 一 个 1k电 阻 ， 1k电 阻 的 另 一 端 接 入 开 关 电 源 的 另 一 路 直 流 24V 电源 的 正 极 ， 线 号 为 +246。 当 信 号 ON、 OFF 时 ， 接入 计 数 器 和 加 减 计 数 器 的 加 、 减 信 号 就 是 一 个 所需 要 的 直 流 24 V 正 信 号 ， 也 就 完 成 了 计 数 器 和 加减 计 数

14、 器 的 加 、 减 所 需 要 条 件 ， 完 成 了 计 数 器 的计 数 和 加 减 计 数 器 对 极 耳 切 割 的 设 定 功 能 。在 PLC 的输出端，控制中间继电器的线圈，用中间继电器的两对辅助触点，分别带误操作报警的警铃和警灯。信号灯选用直流 24 V。电源指示灯由总控空气开关的辅助常开触点，接开关电源直流 24 V。急停按钮切断 PLC 的工作电源。4 交流伺服驱动器的参数设定在现场调试的极耳切割交流伺服驱动器的参数设定，如表 3 所示。极耳长度传动交流伺服驱动器的参数设定，如表 4 所示。两台交流伺服控制器，没有进行参数设定的参数，按照出厂设定的初始值使用。表 3 极耳

15、切割交流伺服驱动器的参数设定序号 代号 简称 设定值 功能01 P1-15 PO1H 1 内部位置指令 1 之位置转数设定02 P1-16 PO1L 0 内部位置指令 1 之位置脉冲数设定03 P1-35 TDCE 100 熟读减速常数04 P1-36 TSL 20 S 形加减平滑常数05 P1-37 GDR 7.0 对伺服电机的负载惯量比06 P1-42 MBT1 100 电磁煞车关闭延迟时间07 P2-00 KPP 200 位置控制增益08 P2-02 PFG 9500 位置前馈增益09 P2-04 KVP 4000 速度控制增益表 4 极耳水平传动交流伺服驱动器参数设定序号 代号 简称

16、设定值 功能01 P1-01 CTL 0 控制模式及控制命令输入员设定02 P1-15 PO1H 0 内部位置指令 1 之位置转数设定03 P1-16 PO1L 8888 内部位置指令 1 之位置脉冲数设定04 P1-33 POSS 1 内部指令控制模式505 P1-34 TACC 50 速度加速常数06 P1-35 TDEC 10 速度减速常数07 P1-36 TSL 25 S 形加减速平滑常数08 P1-37 GDR 12.0 对伺服电机的负载惯量比09 P1-42 MBT1 50 电磁煞车关闭延迟时间10 P1-55 MSPD 14 最大速度限制11 P2-00 KPP 1000 位置控

17、制增益12 P2-01 PPR 100 位置控制增益变动比率13 P2-02 PFG 15000 位置前馈增益14 P2-03 PFF 2 位置前馈增益平滑常数15 P2-04 KVP 11000 速度控制增益PLC 对两台交流伺服控制器的控制信号采用高电平，两台交流伺服控制器控制交流伺服电动机，依靠交流伺服控制器内部寄存器的设定，一台参数设定为圈数，如表 3 所示。另一台参数设定为脉冲数，如表 4 所示。5 PLC 的 软件编程5.1 自动与手动的逻辑控制自动与手动的逻辑控制，如图 2 所示。图 2 自动与手动逻辑控制梯形图当机器得电工作，PLC 内部专用辅助继电器逻辑常开辅助触点 2531

18、3 ON，求反传送MVN（ 022）指令将常数# FFFD 求反为# 0002 传送到保持继电器 HR00 CH。当自动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00000 ON，微分 BCD 乘法MUL（032）指令将 HR00 CH 的内容# 0002 与 HR00 CH 的内容# 0002 进行逻辑乘法运算，运算的结果为# 0004 存放在 HR01 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器HR01 CH 的逻辑常开辅助触点 HR0102 ON，程序进入到自动控制状态。当手动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00001 ON，微分 BCD 除法DIV（033）指令将 HR00 CH 的内容#

19、0002 与 HR00 CH 的内容# 0002 进行逻辑除法运算，运算的结果为# 0001 存放在 HR03 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器HR03 CH 的逻辑常开辅助触点 HR0300 ON，程序进入到自动控制状态。当自动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00000 或手动控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00001 由 ON 变成 OFF，后沿微分DIFD（ 014）指令，使得内部辅助继电器的逻辑线圈 20000 ON 一扫描周期。在逻辑行中，内部辅助继电器的逻辑常开辅助触点 20000 ON 一扫描周期，这样传送 MOV（021）指令将保持继电6器 HR09 CH 的内容

20、即 # 0000 传送到保持继电器HR01 CH 或保持继电器 HR03 CH，进行清零。这样就保证了自动与手动的正确逻辑关系。5.2 单此与循环的逻辑控制自动与手动的逻辑控制，如图 3 所示。图 3 单次与连续逻辑控制梯形图当单次控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00002 ON，微分二进制乘法MLB（052）指令将 HR00 CH 的内容# 0002 与 HR00 CH 的内容# 0002 进行逻辑乘法运算，运算的结果为# 0004存放在 HR05 CH。在控制逻辑行中所有保持继电器 HR05 CH 的逻辑常开辅助触点 HR0502 ON，程序进入到单此控制状态。当连续控制信号，输入继

21、电器逻辑常开辅助触点 00003 ON，微分二进制除法DVB（053）指令将 HR00 CH 的内容# 0002 与 HR00 CH 的内容# 0002 进行逻辑除法运算，运算的结果为# 0001存放在 HR07 CH。在控制逻辑行中，所有保持继电器 HR07 CH 的逻辑常开辅助触点 HR0700 ON，程序进入到连续控制状态。当单次控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00002 或连续控制信号，输入继电器逻辑常开辅助触点 00003 由 ON 变成 OFF，后沿微分DIFD（ 014）指令，使得内部辅助继电器的逻辑线圈 20001 ON 一扫描周期。在逻辑行中，内部辅助继电器的逻辑常开辅

22、助触点 20001 ON 一扫描周期，这样传送 MOV（021）指令将保持继电器 HR09 CH 的内容即 # 0000 传送到保持继电器HR05 CH 或保持继电器 HR07 CH，进行清零。这样就保证了单次与连续控制的正确逻辑关系。6 结束语通过 PLC 编程对两台交流伺服驱动器的控制，以及两台交流伺服驱动器的参数设定对两台交流伺服电动机的控制，实现对电池极耳切割的控制。达到技术要求指标，运行可靠。参考文献1 吕以全. PLC 应用 PROFIBUS 对汽油机生产总装线系统的控制J. 南开大学学报（自然科学版） ，2005, 38（增刊）：189-1932 吕以全. PLC 对多功能电动旋转门的控制J. 计算机技术与自动化，2003，22（2）:125-12778