1 引言
某厂是生产螺纹钢的老企业,存在着大量的老设备,螺纹钢的牵引电机和裁切电机是两套单独的富士5000G11S变频设备,一方面造成了牵引和裁切的不同步,引起裁切长度的不稳定;另外一方面,在改动裁切长度设置时,全凭借经验和手工调整牵引机械和裁切设备的转速比来实现定长切割设置,造成了大量的财力和时间上得浪费。因此实现老设备的改造,提高生产能力和产品质量,增加效益,提升竞争力,如何在保证设备稳定可靠的前提下,尽量降低改造成本成为亟待解决的问题。
2 硬件结构设计
本文通过台达的DVP14ES00T实现系统的集中控制,通过其485接口与富士变频器通信,实现同步参数的读写。通过DOPB07S实现切割长度和两台变频器频率的设置及两台变频器速度及报警故障的显示。通过富士变频器同步卡OPC-G11S-SY,实现两台变频器的同步。
2.1 同步结构设计
为了解决两台变频器的同步问题,在不舍弃老设备的前提下,通过对牵引和裁切设备的主轴增加编码器并采用富士变频器同步卡OPC-G11S-SY。以牵引电机作为主电机,裁切电机作为丛电机,同步卡OPC-G11S-SY放在裁切电机的变频器的选项卡插卡位置。将两台设备的反馈设备PG卡得反馈信号分别连接到OPC-G11S-SY的响应位置。实现两台变频器的同步功能,电气连接图如图1所示。
2.2 系统自动控制结构
系统自动控制部分采用台达DVP14ES00T2,它属于晶体管型,总共具有14个输入输出点,更重要是它具有一个485通信端口,以实现与变频的数据传输及控制。台达DOBP07S通过RS232和 DVP14ES00T2的RS232C相连,实现牵引变频器的速度设置和裁切长度的设置,DOBP07S具有宏运算功能,数据通过宏处理后,下载到PLC减轻了PLC的负担,系统自动控制结构如图2所示[1]。
3 软件设计
3.1 变频器参数设置及通信格式
变频器采用通信控制其通信切换H30参数设置为3,即由通信控制变频器的启停和参数设置。其数据格式如图3所示,通过其E0-E9通过通信初始化设置为相应的功能输入端子,全部设置为万能端子(UD-DI),在通信构成中为无效端子。运行操作命令S06的地址为401799,通信下的S06的数据格式为图3所示。变频器的频率给定为S05,地址为401798,其数据格式为图4所示。
裁切电机的转速(n(c)与裁切长度(L)及牵引电机的转速(n(q))关系为n(c)=(2ΠR) n(q) /L,其中R为牵引轮半径,那么同步比例为K=(n(q)/ n(c))=L/(2ΠR),对应于变频器的同步参数为K=O12/O11,其中O12及O11的地址分别为401549和401548,其数据格式为图5所示[2]。
分别设置两台变频器的波特率和地址等参数,参数设置如表1所示。
3.2 PLC程序设计
DVP14ES00T具有一个485通信口,通过通信线将变频器1与2及PLC连接,通信格式采用MODBUS-RTU格式,以对O11进行写操作为列,通过设置D1120为H82确定为485通信协议,设置M1143设置为RTU模式,设置M1122为送信要求位,程序如下:
0 LD M0
1 MOV H82 D1120
6 SET M1143
7 RST M1161
10 LDP M0
13 SET M1122
14 DMOV K401548 D0
23 LD M0
24 MODWR K1 D0 D2
31 LD M1123
32 RST M1123
35 LD M1127
36 RST M1127
39 LD M1129
40 RST M1129
3.2 触摸屏程序设计
触摸屏设置有切割长度、拉管速度、牵引机转速、裁切机转速等参数,由K=(n(q)/ n(c))=L/(2ΠR),f=60f/p得n(c)=(n(q) 2ΠR)/n(q)*L,采用DOPB07S的宏指令,如下:
$M100=1@D1002
$4 = FMUL($M2, $M100) (Signed DW)
1@D1000=$4
其中D1002由PLC中的以下程序计算出带Π的数据,其中D1018为系统规定的Π寄存器[3]。
0 LD M1000
1 DEMUL K50 D1018 D120
14 DEDIV D120 K2 D1002
触摸屏的界面如图6所示:
4 结束语
通过台达PLC及触摸屏对老设备的上述改造,实现了自动调整和同步切割的自动化功能,节约了财力和时间成本,解决了传统下料方法存在的断面精度差、效率低、材料浪费和能源损耗高等问题。改造前后主要性能指标对比如下表2所示。
从表2中可以看出,经过改造后,裁剪精度由原来的±5mm提高到了±1mm,切割尺寸调整时间也由原来人工调整改成自己调整,调整的时间由原来的10分钟减少到了2分钟,加快了调整速度,减少了废钢,产品合格率有了较大提高,经过改造后有效地提高了生产能力和产品质量,增加效益,提升竞争力,得到了满意的结果。
参考文献:
[1] 徐宏海,陶广军,张财政.台达PLC与触摸屏在分子筛灌装机控制系统中的应用[J].制造业自动化,2010,(7):142-144.
[2] 张建蓉,钱雄伟.台达PLC及变频器在悬挂输送链电机同步控制中的应用[J].变频器世界,2009,(8):86-88.
[3] 赵雅,肖瑞莉.基于台达PLC和变频器的位置控制的实现[J].电气时代,2010,(10):100-101.
作者简介:罗隆(1976－),男,讲师,博士研究生,研究方向:控制网络与系统集成。