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銅帶鍍錫機收卷電控系統的設計
摘 要：本文介紹了銅帶鍍錫機收卷的電氣控制方法，以及PLC和觸摸屏在控制系統中的應用，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;可編程控制器
引言
隨著(zhù)國內光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對光伏焊帶需求量日益增大，開(kāi)發(fā)光伏焊帶繞制設備迫在眉睫。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，我們在參考進(jìn)口設備的基礎上，開(kāi)發(fā)出了銅帶鍍錫機，同時(shí)收卷中應用PLC和伺服控制技術(shù)，使該機能夠在中、低速范圍滿(mǎn)足收卷精度要求，而且在高速運行時(shí)依然能夠保證收卷誤差在允許范圍內，解決了收線(xiàn)速度低、排線(xiàn)誤差大等問(wèn)題，滿(mǎn)足了中、高端設備的要求。
一、銅帶鍍錫機簡(jiǎn)介
按照工藝要求，設計的銅帶鍍錫機包括五個(gè)部分，即放卷取料、鍍錫、牽引、儲線(xiàn)、收卷。前四個(gè)部分中，通過(guò)驅動(dòng)輪實(shí)線(xiàn)帶材的前移，有電動(dòng)機作為動(dòng)力來(lái)實(shí)現驅動(dòng)。最后的收卷部分由卷繞部分和排線(xiàn)部分組成，卷繞電機帶動(dòng)收線(xiàn)盤(pán)的旋轉，排線(xiàn)電機帶動(dòng)滾軸絲杠水平運動(dòng)進(jìn)行排線(xiàn)，繞指一周排線(xiàn)前進(jìn)一個(gè)線(xiàn)寬。卷繞電機和排線(xiàn)電機均采用伺服電機，反應快，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(xiàn)方式和對精度要求高的場(chǎng)合。
二、收線(xiàn)系統原理
收線(xiàn)系統主要部件原理圖如圖1，收卷動(dòng)力，采用交流伺服電機，以保證良好的調速性能。該電機通過(guò)減速機將動(dòng)力傳遞到收卷機頭，收卷電機伺服驅動(dòng)器和PLC進(jìn)行485通訊，將收卷電機速度傳遞到PLC，根據此速度控制排線(xiàn)伺服電機帶動(dòng)滾軸絲杠做水平運動(dòng)，從而實(shí)現變速下的節距匹配。
三、電控系統及配置
圖1
由圖1可知，該收卷系統主要控制對象為卷繞電機、水平排線(xiàn)電機和豎直提升電機，要完成卷繞電機的啟、停、自動(dòng)以及排線(xiàn)控制和提升控制，還要提高產(chǎn)品的可靠性。為此本系統采用PLC作為主控制單元，用觸摸屏顯示、設定工藝參數。系統要求PLC具有較高的脈沖輸出，通過(guò)比較，選用臺達PLC DEP-40EH00T3。
伺服電機選型時(shí)從能否滿(mǎn)足系統需要，再從價(jià)格、體積、質(zhì)量、重量等經(jīng)濟指標下考慮，收卷伺服型號為ECMA-E21310SS，排線(xiàn)伺服型號為ECMAC20807AS，提升伺服為ECMA-C20604AS。
圖2為PLC電路圖，圖中X12為旋轉編碼器輸入口，用于對卷繞鍍錫銅帶的準確記長(cháng)，其它輸入口用于卷繞電機的啟動(dòng)、停止、排線(xiàn)手動(dòng)控制以及系統初始化等。Y0，Y1高速脈沖輸出口分別控制排線(xiàn)伺服的排線(xiàn)頻率和排線(xiàn)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)，對于鍍錫銅帶來(lái)說(shuō)，厚度一般為0.2～0.25，屈服強度在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(xiàn)，必須緩慢停止。在排線(xiàn)接近兩邊軸端時(shí)，排線(xiàn)如果立即轉向，則在軸端一個(gè)線(xiàn)寬度內容易形成出現少繞和漏繞現象。為解決此問(wèn)題，當排線(xiàn)器在軸端反向信號出現時(shí)，排線(xiàn)不立即反轉，直接繞制適當角度再反向排線(xiàn)，在程序中實(shí)現。排線(xiàn)電機運行頻率的計算公式為：f=nxdxmxi/60D，式中：n為收卷電機速度，d為節距設定，m為排線(xiàn)伺服電機轉一圈所需脈沖數，i為收卷電機軸到排線(xiàn)軸的減速比，D為排線(xiàn)絲桿螺距。
從上式可知，m、i、D的值在設備設計完成后為固定值，排線(xiàn)節距d為鍍錫銅帶的寬度加上排線(xiàn)間隙，鍍錫銅帶的寬度和排線(xiàn)間隙在系統啟動(dòng)前在觸摸屏上設定，也是固定值，只有n值隨前道工序出線(xiàn)速度在變化，故f隨n的變化成正比例變化，從而實(shí)現恒節距排線(xiàn)。
四、控制程序設計
銅帶鍍錫機收卷機能實(shí)現自動(dòng)(和前道工序機器聯(lián)機控制)、手動(dòng)(本機單獨運行即銅帶整卷)、初始化等。部分程序如下：
排線(xiàn)頻率計算程序
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(xiàn)運行間隙控制程序
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
貼邊運行時(shí)間計算程序
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、結束語(yǔ)
該設備采用PLC控制，充分發(fā)揮臺達EH3高端系統功能，結合伺服控制的精密性，對設備的性能有了很大的改善，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)柔性需求，并且使設備整體結構緊湊，操作簡(jiǎn)單，人機界面人性化，受到用戶(hù)好評。
參考文獻：
[1]顧曉松，陳鐵年.可編程控制其原理與應用[M].國防工業(yè)出版社，1996.
[2]陳伯時(shí)，自動(dòng)控制系統[M].機械工業(yè)出版社，1981.
[3]臺達公司，可編程控制器應用手冊，2012.
[4]臺達公司，B2系列伺服使用手冊.
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