PLC在特種構件卷繞機系統中的應用

摘 要：目前使用的特種構件卷繞機控制系統精度偏低，本文中該系統能以較高精度保證收放卷速度的同步，從而使張力保持動態平衡，實現了對張力波動的有效控制。采用旋轉編碼器，根據芯模的角位置輸出相應的控制信號，使卷繞軸的角速度按特殊規律變化，從而使卷繞部分對帶材張力的擾動降至最小，減小了退繞張力控制系統的負擔。利用PLC控制技術穩定了帶材張力，該系統具有快速響應和穩定性的特點，收到良好效果。

關鍵詞：卷繞速度退繞張力PLC控制

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)05(a)-0099-01

1 引言

卷繞機由卷繞部分和退繞部分組成。對于通常的圓形截面的卷繞控制系統，在每一層的卷繞過程中，卷繞線速度是不變的。但是對于非圓截面的芯模，比如長比為30的矩形截面芯模，在每一層的卷繞過程中，卷繞線速度在不斷的變化，其最高速度是最低速度的30倍，卷繞線速度的這種大起大落，勢必造成處于卷繞部分和退繞部分之間的帶材張力劇烈變化，嚴重的影響產品的質量。因此，其控制系統部分怎樣提高設備運行性能，是產品質量的關鍵和難點之一，為解決該問題，我們采用了當前應用廣泛、可靠性高、功能強的現代電氣控制技術——可編程序控制器技術。下面就采用C200H型PLC解決該控制系統的方案做以介紹。

2 控制系統組成

特種構件卷繞機控制系統由卷繞速度控制系統、帶材退繞張力控制系統以及帶材溫度控制系統組成，系統示意圖如圖1所示。

2.1 卷繞部分

卷繞部分有卷繞芯模、減速器、AC伺服電動機、AC伺服驅動器、編碼器PG1及PLC等組成。以矩形芯模為例，在矩形芯模旋轉卷繞過程中，其卷繞點處的線速度隨芯模角位置的變化而變化，設矩形芯模的長寬比為30，則相應的最高線速度與最低線速度之比亦為30，此外，在矩形芯模的四個頂點處，卷繞點發生了跳變，這也是對帶材張力的擾動。如不采取特殊控制算法，線速度的大幅度變化和卷繞點的跳變將導致帶材張力的大幅度波動，嚴重的影響產品質量。為了解決上述問題，采用旋轉編碼器，根據芯模的角位置輸出相應的控制信號，使卷繞軸的角速度按特殊規律變化，從而使卷繞部分對帶材張力的擾動降至最小，減小了退繞張力控制系統的負擔，穩定了帶材張力。除了以上介紹的層內調節外，還進行逐層調節，芯模每卷繞一層帶材，微調一次控制器輸出信號以便進一步穩定帶材張力。

2.2 退繞部分

退繞部分由退繞軸、旋轉編碼器PG2、電磁粉末制動器、張力傳感器、張力變送器、張力控制器和PLC組成。在帶材張力設定后，要求在退繞過程中使帶材張力穩定，在動態過程中張力波動不超過±2N 。在帶材退繞過程中，張力控制器對帶材張力進行閉環控制。為了進一步改善控制質量，由PLC協調卷繞部分和退繞部分，根據卷繞芯模的角位置和卷繞、退繞層數，實時地將補償信號疊加在張力控制器的控制信號上。

3 控制系統部分

PLC控制系統采用日本OMRON公司的C200HE—CPU42(CPU單元)、PA204 (電源單元)、AD003(模擬量輸入單元)、DA003(模擬量輸出單元)、CT021(高速計數單元)、ID212(晶體管輸入單元)、OC225(繼電器輸出單元)、底板、編程器、OP36L觸摸屏及CX—P支持軟件等構成系統。T021是特殊I／O單元，可對兩路脈沖進行計數，計數范圍為-8388608～+8388607。前面板的兩個開關分別用于設置單元號和工作模式。控制系統中，卷繞部分編碼器PG1的脈沖器PG1脈沖送往計數器1，當前值在IR122中，退繞部分編碼器PG2的脈沖送往計數器2，當前值在IR123中(如圖1)。

根據控制要求，在張力輥處安裝了張力傳感器，檢測帶材的張力，并由張力變送器送到模擬量輸入單元C200H-AD003傳入PLC進行處理。交流伺服驅動器和張力控制器的輸入信號，由PLC的模擬量輸出單元C200HDA003輸出，而所有的開關量輸入和輸出信號分別由晶體管輸入單元ID212接收和繼電器輸出單元OC225輸出。觸摸屏可方便的進行數據設定、運行操作，并可顯示運行狀態及工作情況。

4 結語

該系統具有快速響應和穩定性的特點，能以較高精度保證收放卷速度的同步，從而使張力保持動態平衡，實現了對速度波動的有效控制。可見利用PLC技術提高了特種構件卷繞機設備運行性能，大大提升了產品質量。