銅帶鍍錫機(jī)收卷電控系統(tǒng)的設(shè)計

楊文輝

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;可編程控制器;控制系統(tǒng)

0 引言

隨著國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對光伏焊帶需求量日益增大，開發(fā)光伏焊帶繞制設(shè)備迫在眉睫。為了滿足市場的需求，我們在參考進(jìn)口設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了銅帶鍍錫機(jī)，同時收卷中應(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，而且在高速運行時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、排線誤差大等問題，滿足了中、高端設(shè)備的要求。

1 銅帶鍍錫機(jī)簡介

按照工藝要求，設(shè)計的銅帶鍍錫機(jī)包括五個部分，即放卷取料、鍍錫、牽引、儲線、收卷。前四個部分中，通過驅(qū)動輪實線帶材的前移，有電動機(jī)作為動力來實現(xiàn)驅(qū)動。最后的收卷部分由卷繞部分和排線部分組成，卷繞電機(jī)帶動收線盤的旋轉(zhuǎn)，排線電機(jī)帶動滾軸絲杠水平運動進(jìn)行排線，繞指一周排線前進(jìn)一個線寬。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精度要求高的場合。

2 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)通過減速機(jī)將動力傳遞到收卷機(jī)頭，收卷電機(jī)伺服驅(qū)動器和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)帶動滾軸絲杠做水平運動，從而實現(xiàn)變速下的節(jié)距匹配。

3 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，通過比較，選用臺達(dá)PLC DEP-40EH00T3。

伺服電機(jī)選型時從能否滿足系統(tǒng)需要，再從價格、體積、質(zhì)量、重量等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下考慮，收卷伺服型號為ECMA-E21310SS，排線伺服型號為ECMAC20807AS，提升伺服為ECMA-C20604AS。

圖2為PLC電路圖，圖中X12為旋轉(zhuǎn)編碼器輸入口，用于對卷繞鍍錫銅帶的準(zhǔn)確記長，其它輸入口用于卷繞電機(jī)的啟動、停止、排線手動控制以及系統(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，對于鍍錫銅帶來說，厚度一般為0.2～0.25，屈服強度在55～65，即薄又軟，繞制過程中容易變形，易拉斷，故啟動必須平緩啟動，啟動后速度可加快，停止時為防止亂線，必須緩慢停止。在排線接近兩邊軸端時，排線如果立即轉(zhuǎn)向，則在軸端一個線寬度內(nèi)容易形成出現(xiàn)少繞和漏繞現(xiàn)象。為解決此問題，當(dāng)排線器在軸端反向信號出現(xiàn)時，排線不立即反轉(zhuǎn)，直接繞制適當(dāng)角度再反向排線，在程序中實現(xiàn)。排線電機(jī)運行頻率的計算公式為：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，從而實現(xiàn)恒節(jié)距排線。

4 控制程序設(shè)計

銅帶鍍錫機(jī)收卷機(jī)能實現(xiàn)自動（和前道工序機(jī)器聯(lián)機(jī)控制）、手動（本機(jī)單獨運行即銅帶整卷）、初始化等。部分程序如下：

排線頻率計算程序

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

5 ?結(jié)束語

該設(shè)備采用PLC控制，充分發(fā)揮臺達(dá)EH3高端系統(tǒng)功能，結(jié)合伺服控制的精密性，對設(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，操作簡單，人機(jī)界面人性化，受到用戶好評。

參考文獻(xiàn)：

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