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摘 要：自動切臺是用來定長分切卷材的專用設備，通常用于透明膠帶、不干膠帶、塑料膜、紙卷等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)。本文描述基于臺達自動化整合技術的自動切臺電氣控制系統(tǒng)應用研發(fā)。

關鍵字：伺服 自動切臺 PLC 變頻器

1 引言
自動切臺的主要用途是用來定長切割透明膠帶、不干膠帶、塑料膜、紙卷等材料，將整卷寬幅的材料通過設定的寬度分切成小卷。例如常用的透明膠，就是通過該設備切割而成。切割的寬度可以在人機界面上進行設定。在人機界面上可以建立多種工作模式，每種模式包含：設定寬度、切割刀數(shù)兩個參數(shù)。例如如果客戶選擇模式1，則運行后系統(tǒng)自動按照模式1設定的寬度進行切割，切割的刀數(shù)達到設定的刀數(shù)后，自動停機。如果選擇模式10，則啟動后，系統(tǒng)將模式10所設定的刀數(shù)切割完畢后，自動停機。雙伺服與單伺服的區(qū)別就在于，單伺服控制切臺的移動是通過伺服帶動，進刀和退刀依靠油壓系統(tǒng)控制。雙伺服不僅切臺的移動使用伺服而且進刀和退刀也使用伺服。進刀的長度能夠在人機上進行設定，提高了切割的精度。

自動切臺分為單管和雙管兩種。這兩種設備上海機電都已經(jīng)有了成功的案例，而且已經(jīng)在客戶處穩(wěn)定使用，配套機械廠商也已經(jīng)在正常的使用臺達的產(chǎn)品。因為該行業(yè)的競爭日漸激烈，為了能進一步提高設備的檔次并且滿足更高的精度要求，我們?yōu)榭蛻籼峁┝穗p伺服自動切臺的控制方案，通過兩天的開發(fā)及調(diào)試，將設備開發(fā)成功。近一步鞏固了客戶使用臺達產(chǎn)品的信心。同時臺達伺服的性能也得到了客戶的認可。

2 電控系統(tǒng)設計
2.1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成參見系統(tǒng)框圖（圖1）。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.2 基于臺達技術平臺的電控系統(tǒng)硬件配置



3 雙伺服自動切臺的控制系統(tǒng)設計
3.1 工藝主體分析
雙伺服自動切臺由兩臺變頻器驅(qū)動。一臺驅(qū)動主軸馬達；另外一臺驅(qū)動圓刀（切刀）。兩臺伺服同軸與絲桿相連，一臺控制切臺的定位，即定長。另外一臺控制進刀和退刀。變頻器通過RS485通訊的方式控制，給定主軸和圓刀的轉(zhuǎn)速。伺服用Pt模式定位。根據(jù)客戶的要求為其提供了單段和連續(xù)兩種控制方式和10種操作模式。如果有特殊需要，可以將操作模式擴展到幾十種模式。每種操作模式包含：寬度設定、刀數(shù)設定兩個參數(shù)。

3.2 工藝控制設計
客戶根據(jù)生產(chǎn)的要求，將需要生產(chǎn)的膠帶的寬度和該寬度需要切割的刀數(shù)在參數(shù)表中預先設定好，這兩個參數(shù)關聯(lián)PLC中的掉電保持寄存器。如果操作人員選擇單段控制方式，在人機上輸入模式號后，系統(tǒng)自動把對應該模式的參數(shù)（寬度和刀數(shù)）調(diào)用出來。啟動后，切臺通過伺服開始定長橫向移動，當?shù)竭_設定的寬度后，切臺橫向移動停止，通過另外一臺伺服控制切臺縱向移動。當切臺移動至前限位處，定時開始，保證將膠帶完全切斷，定時時間一到，自動退回至后限位開關處停止。如果該模式設定的刀數(shù)不為零，則重復以上動作，直到切割的次數(shù)等于該模式設定的刀數(shù)后，自動停止。如果該模式設定的刀數(shù)為零則系統(tǒng)不動作。而如果操作人員選擇連續(xù)控制方式，在人機上輸入模式號，則啟動后系統(tǒng)自動按照模式1設定的寬度和刀數(shù)切割，當模式1切割完畢后，自動按照下一模式設定的寬度和刀數(shù)切割，如果該模式的設定刀數(shù)為零，則系統(tǒng)自動跳過該模式，執(zhí)行下一模式，直到將設定的模式全部切完后自動停機。例如：在連續(xù)模式下：選擇模式１０，啟動后系統(tǒng)按照模式１設定的參數(shù)切割，模式１切割完畢，如果模式２中設定的刀數(shù)不為零，則按照模式２設定的寬度和刀數(shù)自動切割；如果模式２中設定的刀數(shù)為零，則系統(tǒng)自動跳過模式２，按照模式３中設定的參數(shù)切割。以此類推，直到將模式１０設定的寬度和刀數(shù)切割完畢后，系統(tǒng)自動停機。切臺橫向移動的速度可以在人機上進行設定，橫向移動的速度分為兩段速：移動的初速、正常運行速度。兩段速度的切換通過定時完成。兩段速切換的時間在人機上進行設定。系統(tǒng)在正常生產(chǎn)前要進行對刀，以保證圓刀能夠?qū)⑺枰懈畹牟牧锨袛?，同時要求快速地進刀/退刀，當圓刀即將與材料接觸時，圓刀滿速切割。切割完畢，快速退刀。在這一要求下，我為客戶設計了非常人性化的操作。啟動前，在人機上設定好進刀速度、切割速度，然后手動進刀。手動進刀開始時進刀速度較快，送開手動進刀，圓刀快速退回。此時，系統(tǒng)自動記憶手動進刀運行的時間，并且將該段時間在人機上顯示。當系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，每次切割，圓刀都以設定的進刀速度快速接近被切割的材料，運行對刀前自動記憶的時間，時間一到遍以設定的切割速度進行慢速切割。操作簡潔便利，更加人性化。

3.3 工藝控制流程
系統(tǒng)控制流程的順序如下所述：首先夾頭動作，夾頭動作前，搖臂氣缸首先要向上動作，
上到限位后，夾頭和頂針動作，將主軸頂緊并且夾住。然后主軸和圓刀才能啟動進行切割。在自動運行過程中如果按全部停止，則主軸和圓刀停止運轉(zhuǎn)，然后頂針退回，夾頭送開，頂針退到位后，搖臂氣缸向下，下到限位后停止。在連續(xù)運行完畢后，系統(tǒng)自動停止，并且自動將頂針退回，夾頭松開。搖臂氣缸向下到位。然后當重新?lián)Q卷后，如果啟動夾頭，則切臺自動復位到原點，并且搖臂向上到位，頂針頂?shù)轿?，夾頭夾緊主軸，便于整卷膠帶切割完畢后，進行換卷時，方便使用人員的操作。　
　
3.4 自動記憶功能
在整個自動切卷的過程中，如果出現(xiàn)任何故障或者操作人員手動停車，則系統(tǒng)記錄當前
執(zhí)行到的模式號和已經(jīng)完成了幾次切割，如果故障處理完畢后再次啟動，則按照停車前的模式繼續(xù)切割。以上所述的是自動切割狀態(tài)。

3.5 自動對刀功能
在手動狀態(tài)下，為客戶提供了自動對刀的功能。即在出現(xiàn)故障或前一次切割質(zhì)量不高時，
在停機的狀態(tài)下，可以通過人機或操作面板上，按間接歸位或間接前進按鈕，切臺自動以當前模式設定的寬度向后或向前移動一個寬度，達到自動對刀的功能。同時也提供手動對刀的功能。

3.6 關鍵技術設計
1 模式參數(shù)的設定及調(diào)用
利用PLC中連續(xù)的掉電保持區(qū)的數(shù)據(jù)記憶所有的模式參數(shù)（寬
度設定、刀數(shù)設定），且在PLC中對應的地址都是雙字。假如模式1中寬度設定對應PLC中的D500，則刀數(shù)設定對應PLC中的D502，則模式2中兩個參數(shù)在PLC中對應的地址為D504、D506。所以可以利用變址來尋址。模式號的輸入對應D570，則通過以下程序即可實現(xiàn)參數(shù)的調(diào)用之功能。
SUB D570 K1 D90
MUL D90 K4 D92
MOV D92 F2
ADD D92 K2 D160
MOV D160 F1
DMOV D500F2 D192 //設定寬度
MOV D500F1 D190 //設定刀數(shù)
2 長度計算
絲桿的導程10mm,電子齒輪比為2，伺服每10000脈沖/圈，伺服與絲桿同軸連接。寬度設定2位小數(shù)。因此可以推出設定的寬度與所需發(fā)送脈沖之間的關系如下：
所需脈沖=10000*設定寬度/100*電子齒輪比*導程=設定寬度*5
3 模式轉(zhuǎn)換
當前已切割刀數(shù)以退刀到位為基準，每次加一。當已切割刀數(shù)與設定刀數(shù)相等時， 將模式自動加一。從而將運行參數(shù)自動轉(zhuǎn)換成下一模式設定的參數(shù)。
4 通訊
主軸速度和圓刀的速度通過RS-485通訊，由PLC給定變頻器。

4 系統(tǒng)調(diào)試
4.1系統(tǒng)調(diào)試
1通過調(diào)試完成整個控制的邏輯部分。保證基本的邏輯動作無誤。
2將主軸和圓刀的頻率部分的通訊程序調(diào)試成功。
3用手動模式，使伺服以JOG的方式運行。
4伺服參數(shù)設定：1-00：2；1-01：0；1-44：2；2-08：12；2-10：1；2-15：0；2-16：0；2-17：0；根據(jù)伺服具體的運行效果調(diào)整2-00；2-02；2-04；2-25；2-26；同時相應的調(diào)整1-08參數(shù)，以保證伺服在告訴運行時平緩一些，根據(jù)具體情況設定該參數(shù)。
5判斷伺服的運轉(zhuǎn)方向，與要求一致。
6將伺服驅(qū)動上的接地按要求接好，同時將變頻器上的接地線與可靠大地連接。否則有可能因為變頻器運行起來的干擾使伺服誤動作。如果現(xiàn)場沒有可靠的大地，相應的降低變頻器的載波頻率。如果電柜內(nèi)有24V電源，可以考慮將變頻器的接地線與開關電源的24V-相連，以降低干擾。
4.2 整機圖片

圖2 整機圖片

圖3 電控圖片

5 結(jié)束語
中達電通主要是中國最具成長潛力的自動化市場設備和服務供應商。臺達變頻器、編碼器、人機界面、PLC、伺服、溫控器等機電制品和技術服務涵蓋主要的自動化技術領域。中達電通的母公司為世界著名的電子制造跨國企業(yè)——臺達電子集團。臺達集團在江蘇吳江建有規(guī)模龐大的生產(chǎn)基地，提供機電產(chǎn)品的全面制造。中達電通的服務體系遍布全國。臺達還是全球第一大電源管理系統(tǒng)供貨商。作為工控行業(yè)內(nèi)的知名廠商，通過應用自己的產(chǎn)品能夠為各行各業(yè)的客戶提供全面的解決方案。 最佳的產(chǎn)品性價比、周到完善的全國乃至全球聯(lián)保服務能夠保證客戶利益。