基于歐姆龍PLC、變頻器和觸摸屏的推紙器硬件設計與調試

摘 要：本設計是基于歐姆龍的PLC、變頻器、觸摸屏和傳感器而設計的推紙器控制系統，在系統中，推紙器是控制核心，它由三相異步電動機拖動，電動機的正轉和反轉分別控制推紙器的前進和后退;由變頻器控制電動機的轉速，從而實現推紙器按給定的變速運動;采用500線編碼器測量轉速，實現精準定位;整個系統由歐姆龍PLC作為控制器，由觸摸屏進行交互和演示。系統有自動和手動功能，手動功能有低速進給、快速進給、工作運行和點動功能，自動功能是推紙器的往復直線運動。

關鍵詞：歐姆龍PLC? ?變頻器? ? 觸摸屏? ? ?切紙機

一、控制系統工作過程描述

切紙機是印刷和包裝行業的常用設備，切紙機的基本動作是通過推紙器把待裁切的材料送到指定位置，然后裁切，控制核心是單軸定位控制系統。本設計來源于工廠里切紙機內部的單軸定位（推紙器控制）系統，按照其工作原理設計的硬件系統，其工作過程如下：

1.初始狀態。系統處于等待狀態，推紙器處于初始位置，各傳感器的狀態如下：初始位接近傳感器為ON;中間位接近傳感器為OFF;旋轉編碼器無脈沖輸出。

2.快進狀態。按下啟動按鈕，推紙器高速（速度V1）快進。

3.工進狀態。當運行到中間位接近開關時，推紙器以低速（速度V2）工進。推紙器工進時，PLC將高速計數器的脈沖數與設定數值進行比較，變頻器根據比較結果控制輸出頻率，當接近設定值時給進速度變慢，以減小系統慣性，達到精確定位的目的。

4.加工狀態。推紙器定位后進行切紙操作，時間為2S。

5.快退狀態。切紙動作完成后，推紙器快速退回。退回到位后重復工作。

本項目基于以上控制過程，使用高速計數器和變頻器多段速控制，設計推紙器定位控制系統，實現精準定位控制。要求設計觸摸屏控制畫面，以控制推紙機的啟動、停止和監控系統的工作狀態等。

二、硬件選型

三、硬件接線

1.旋轉編碼器與PLC的連接

旋轉編碼器A相輸入接PLC開關量輸入端子0.08、B相輸入接0.09、Z相輸入接0.03。

2.變頻器接線

⑴變頻器與PLC模擬量接線。PLC模擬量輸出DA的引腳10 OUT I1+接至變頻器的FI端，PLC模擬量輸出DA的引腳11 OUT1-接至變頻器的SC端。

⑵變頻器與PLC開關量接線 。PLC開關量輸入、輸出接線與前面項目相同。

⑶變頻器與電動機的接線。變頻器輸出UVW接至推紙器電動機的UVW端。

四、聯機調試

在聯機調試過程中，梯形圖程序進入監視狀態，調試過程如下：

1.接線檢查。在變頻器和PLC接線完成后，再次檢查接線是否正確。

2.通電檢查。接線檢查完成后，PLC、計算機和變頻器通電，檢查控制系統有無異常。如果出現異常要立即關閉電源，再次檢查接線是否正確，排除故障后再通電。

3.程序下載。將推紙器定位控制系統梯形圖程序和觸摸屏控制畫面下載到PLC和觸摸屏中，進入帶載監視運行模式。

4.參數設置

⑴輸入電壓/電流信號設置。本項目選擇電流輸入。將1號開關撥到上面（ON狀態）。

⑵PLC系統設定。 ①模擬量參數設置。通過CX-Programmer軟件設定1路模擬量輸入是否啟用、轉換量程和平均值功能。在CX-Programmer[設置]項中的標簽“AD/DA”頁進行模擬量參數設定，設定好后在線傳入PLC中。②高速計數器設置。在CX-Programmer的PLC系統設定中，在「內置輸入」設定畫面下將高速計數器0設定為「使用」。PLC系統設定的內容包括高速計數器的使用、計數器模式、環形計數最大值、復位方式、數值范圍模式等。

⑶變頻器設置。①外部啟動操作模式：將參數A002設置為“01”。將C001設置為0，把變頻器S1輸入端子設置為正轉;C002設置為1，把變頻器輸入端子S2設置為反轉;C003設置為2，把變頻器輸入端子S3設置為CF1。②變頻器基本/最高頻率設置：

將參數A003基本頻率設置為50.00，把變頻器運行基本頻率指定為50Hz;

將參數A004最高頻設置為50.00，把變頻器最大運行頻率設置為50Hz。

5.監視模擬量顯示。按下自動啟動按鈕，通過觸摸屏監視模擬量顯示情況，觀察觸摸屏“電機頻率”顯示，并與變頻器設定值比較，在系統運行過程中，觀察高速計數器當前值的變化。

參考文獻

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作者簡介：曹卓（1983-），女，漢族，遼寧大連人，研究生，高級講師，研究方向：PLC技術