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銅帶鍍錫機(jī)收卷電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘 要：本文介紹了銅帶鍍錫機(jī)收卷的電氣控制方法，以及PLC和觸摸屏在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并介紹了PLC編程和觸摸屏的組態(tài)。
關(guān)鍵詞：觸摸屏;控制系統(tǒng);可編程控制器
引言
隨著國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)光伏焊帶需求量日益增大，開(kāi)發(fā)光伏焊帶繞制設(shè)備迫在眉睫。為了滿足市場(chǎng)的需求，我們?cè)趨⒖歼M(jìn)口設(shè)備的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了銅帶鍍錫機(jī)，同時(shí)收卷中應(yīng)用PLC和伺服控制技術(shù)，使該機(jī)能夠在中、低速范圍滿足收卷精度要求，而且在高速運(yùn)行時(shí)依然能夠保證收卷誤差在允許范圍內(nèi)，解決了收線速度低、排線誤差大等問(wèn)題，滿足了中、高端設(shè)備的要求。
一、銅帶鍍錫機(jī)簡(jiǎn)介
按照工藝要求，設(shè)計(jì)的銅帶鍍錫機(jī)包括五個(gè)部分，即放卷取料、鍍錫、牽引、儲(chǔ)線、收卷。前四個(gè)部分中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪實(shí)線帶材的前移，有電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。最后的收卷部分由卷繞部分和排線部分組成，卷繞電機(jī)帶動(dòng)收線盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，排線電機(jī)帶動(dòng)滾軸絲杠水平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行排線，繞指一周排線前進(jìn)一個(gè)線寬。卷繞電機(jī)和排線電機(jī)均采用伺服電機(jī)，反應(yīng)快，精度高，并采用誤差較小的同步控制方式，故適用于鍍錫銅帶軸裝收線方式和對(duì)精度要求高的場(chǎng)合。
二、收線系統(tǒng)原理
收線系統(tǒng)主要部件原理圖如圖1，收卷動(dòng)力，采用交流伺服電機(jī)，以保證良好的調(diào)速性能。該電機(jī)通過(guò)減速機(jī)將動(dòng)力傳遞到收卷機(jī)頭，收卷電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器和PLC進(jìn)行485通訊，將收卷電機(jī)速度傳遞到PLC，根據(jù)此速度控制排線伺服電機(jī)帶動(dòng)滾軸絲杠做水平運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變速下的節(jié)距匹配。
三、電控系統(tǒng)及配置
圖1
由圖1可知，該收卷系統(tǒng)主要控制對(duì)象為卷繞電機(jī)、水平排線電機(jī)和豎直提升電機(jī)，要完成卷繞電機(jī)的啟、停、自動(dòng)以及排線控制和提升控制，還要提高產(chǎn)品的可靠性。為此本系統(tǒng)采用PLC作為主控制單元，用觸摸屏顯示、設(shè)定工藝參數(shù)。系統(tǒng)要求PLC具有較高的脈沖輸出，通過(guò)比較，選用臺(tái)達(dá)PLC DEP-40EH00T3。
伺服電機(jī)選型時(shí)從能否滿足系統(tǒng)需要，再?gòu)膬r(jià)格、體積、質(zhì)量、重量等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下考慮，收卷伺服型號(hào)為ECMA-E21310SS，排線伺服型號(hào)為ECMAC20807AS，提升伺服為ECMA-C20604AS。
圖2為PLC電路圖，圖中X12為旋轉(zhuǎn)編碼器輸入口，用于對(duì)卷繞鍍錫銅帶的準(zhǔn)確記長(zhǎng)，其它輸入口用于卷繞電機(jī)的啟動(dòng)、停止、排線手動(dòng)控制以及系統(tǒng)初始化等。Y0，Y1高速脈沖輸出口分別控制排線伺服的排線頻率和排線方向，Y2，Y3高速口分別控制提升伺服的頻率和方向。
圖2
同時(shí)，對(duì)于鍍錫銅帶來(lái)說(shuō)，厚度一般為0.2～0.25，屈服強(qiáng)度在55～65，即薄又軟，繞制過(guò)程中容易變形，易拉斷，故啟動(dòng)必須平緩啟動(dòng)，啟動(dòng)后速度可加快，停止時(shí)為防止亂線，必須緩慢停止。在排線接近兩邊軸端時(shí)，排線如果立即轉(zhuǎn)向，則在軸端一個(gè)線寬度內(nèi)容易形成出現(xiàn)少繞和漏繞現(xiàn)象。為解決此問(wèn)題，當(dāng)排線器在軸端反向信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，排線不立即反轉(zhuǎn)，直接繞制適當(dāng)角度再反向排線，在程序中實(shí)現(xiàn)。排線電機(jī)運(yùn)行頻率的計(jì)算公式為：f=nxdxmxi/60D，式中：n為收卷電機(jī)速度，d為節(jié)距設(shè)定，m為排線伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)，i為收卷電機(jī)軸到排線軸的減速比，D為排線絲桿螺距。
從上式可知，m、i、D的值在設(shè)備設(shè)計(jì)完成后為固定值，排線節(jié)距d為鍍錫銅帶的寬度加上排線間隙，鍍錫銅帶的寬度和排線間隙在系統(tǒng)啟動(dòng)前在觸摸屏上設(shè)定，也是固定值，只有n值隨前道工序出線速度在變化，故f隨n的變化成正比例變化，從而實(shí)現(xiàn)恒節(jié)距排線。
四、控制程序設(shè)計(jì)
銅帶鍍錫機(jī)收卷機(jī)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)(和前道工序機(jī)器聯(lián)機(jī)控制)、手動(dòng)(本機(jī)單獨(dú)運(yùn)行即銅帶整卷)、初始化等。部分程序如下：
排線頻率計(jì)算程序
LD M1000
DADD D56 D48 D628
DMUL D614 D628 D624
DMUL D624 K1 D60
DDIV D60 K180 D632
MPS
AND= C10 K0
DMUL D632 K1 D636
MPP
AND= C10 K1
DMUL D632 K-1 D636
排線運(yùn)行間隙控制程序
LD M81
AND M80
DEMUL D280 K1000 D72
DINT D72 D72
DMOV D72 D48
LD M83
AND M82
DEMUL D284 K1000 D74
DINT D74 D74
DMOV D74 D48
LDI M81
ANI M83
ANI M82
DEMUL D204 K1000 D48
DINT D48 D48
貼邊運(yùn)行時(shí)間計(jì)算程序
LD M1000
DEMUL D264 K100 D54
DINT D54 D54
LD M1000
DMUL D268 D54 D600
DDIV D600 K100 D600
DSUB D600 D646 D604
MPS
DAND< D604 K0
MPP
DFLT D600 D76
五、結(jié)束語(yǔ)
該設(shè)備采用PLC控制，充分發(fā)揮臺(tái)達(dá)EH3高端系統(tǒng)功能，結(jié)合伺服控制的精密性，對(duì)設(shè)備的性能有了很大的改善，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足用戶柔性需求，并且使設(shè)備整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面人性化，受到用戶好評(píng)。
參考文獻(xiàn)：
[1]顧曉松，陳鐵年.可編程控制其原理與應(yīng)用[M].國(guó)防工業(yè)出版社，1996.
[2]陳伯時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1981.
[3]臺(tái)達(dá)公司，可編程控制器應(yīng)用手冊(cè)，2012.
[4]臺(tái)達(dá)公司，B2系列伺服使用手冊(cè).
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