剪板机改造中PLC与变频器的应用

广———一
（ ）变 频 器 外 加 刹 车 电 阻 。 这 样 能 够 及 时 刹 住 车 ， 可 ２
以 使 送料 定尺 更加 准 确 。
（ ）变 频 器 的 上 升 ， 下 降 频 率 的 时 间 重 新 设 定 。 在 低 ３ 速 运 行 中 的 下 降 时 间 ｔ 小 时 则 较 好 ， 由 原 来 出 厂 的 １ ｓ重 较 Ｏ
／＝２Ｔ ・ｗ ／ ｒ （ １—４）
料 速 度 送 料 ；Ｄ 值 等 于 或 小 于 ５ ｒ ｍ 而 大 于 ２ｍ ｍ 时 变 频 器 ０ ａ 以 ５ 的 送 料 速 度 送 料 ；Ｄ值 等 于 或 小 于 ２ ｍ 时 变 频 器 停 止 Ｈｚ ｍ
输 出一 延 时 １ 后 剪 切材 料一 剪 刀 回 位 后 计 数 器 又 开 始 计 数 Ｓ 一 设 定 值 减 计 数 值 得 出 剩 余值 一 判 断 剩 余 值 范 围一 选 择 送 料 速 度 ， 如 此 循 环 直 致 材 料 全 部 剪 切 完 。 程 序 设 计 上 延 时 １ 是 为 了保 证 剪 切是 在 送 料 完 全停 止 后 进行 的。 Ｓ
想 长度 ，为了保 证精 度 主要 通过 以下 的方 法进 行 处理 ： （１） 通 过 多 段 速 控 制 。 假 设 Ｄ 为 剩 余 长 度 ， 而 剩
余 长 度 ＝设 定 值 一测 量 值 ， 则 有 ： 当 Ｄ ＞ ２００ｍ ｍ 时 ，
变 频 器 运 行 ５ＯＨＺ， 保 证 能 够 以 较 高 速 度 输 送 钢 板 ： 当２ ００ｍ ｍ ≥ Ｄ ＞５０ｍ ｒ ｎ时 ， 变 频 器 运 行 ３０Ｈｚ 速 ： 当 转
５ ｍ ｍ ≥Ｄ＞２ ｍ 时 ， 变 频 器 运 行 ５ ０ ｍ Ｈｚ： 以 低 速 输 送 钢 板 ，
便 于 制 动 时 间 更 短 ： 而 又 当 Ｄ ≤ ２ｍ ｍ 时 ， 变 频 器 禁 止 输 出 ，这 是 考 虑 到 送 料 有惯 性 ，所 以提 前 停 机 。 这 个 数 值 在 实 际 调 试 中 可 以 进 行 重 新 调 整 ， 以 便 得 到 精 确 值 ， 通 过 多 段 速 处理 可 以 使得 整 个 运行 比较 理 想 。
达 到 的 功 能 、 改 造 费 用 的 投 入 情 况 及 到 机 械 加 工 厂 进 行 现
下 ， 尽 量 提 高 送 料 速 度 ， 在 到 达 要 求 的 尺 寸 时 又 能 够 准 确 地 剪 切 。 其 送 料 定 尺 的 工 作 过 程 如 图 ２ 料 曲 线 图 所 示 。 送 送
改 造 中 仍 保 留 了 手 动 送 料 、 手 动 剪 切 的 半 自 动 操 作 。 同 时
Ｏ １ ７ ｓ ７ ｍ／ ． ４ ｍ／ ＝１ ｍ ４ ｓ
② 当３ＯＨＺ ， 有 ＝８ 时 ４０／（５０Ｘ ６ ） ×３． １ ０ １ Ｘ ０． ４
＝
为 了确 保 整 个 剪 切 过 程 都 在 安 全 状 态 下 ，二 个 限位 开 关 是
具 有 高 速 计 数 功 能 的 三 菱 Ｆ Ｓ ０ＭＴ型 Ｐ Ｃ， 一 台 四 位 齿 ＸＩ一２ Ｌ 轮 拨 码 开 关 ， 一 个 滚 轮 周 长 为 ２５ ｍ ｍ 、 ２ ０ 冲 ／ 即 脉 冲 ０ ５ 脉 周 当量 为 ｂ ｍｍ／ 冲 的滚 轮 计 长 式 编码 器 ，一 台１ ｋ 、 ＝１ 脉 ５ Ｗ １ ０ ｄ ｉ的 四 极 电机 以 及 一 台 速 比 为 １５ ４ ０ ｍ ｎ ：０的 减 速 器 组 成 。
（ ）三 相 交 流 异 步 电 动 机 转 速 ： ３ 月 ６ ∥ （１ ） ＝ Ｏ Ｐ 一 （— ） １ ３
式 中 ，厂 交 流 电 频 率 ；尸为 磁 极 对 数 ；Ｓ 转 差 率 ； 为 为
为每 分钟 转 速 。
依 公 式 ｎ ６ ∥尸 （１ ）及 电 机 铭 牌 数 据 可 计 算 出 转 差 ＝ Ｏ 一 率 ｓ ０．６ ＝ ０ ６。 则频率为５ ０Ｈｚ 、３０ 、 ５Ｈ 时 的 电机 的 输 出 转 速 分 别 Ｈｚ ｚ
式 中 ，１为 周 数 ４ ２
， ２Ｔ 为 周 长 。 ｒ
则 送 料 速 度 的 理 论 值 如 下 ： （ 当５ ０Ｈｚ ， 有 ＝１ ０ （５ 时 ４０ ／ ０× ６ ） Ｘ ３．４ Ｘ ０． ０ １ １
＝
改 造 后 的剪 板 机 ， 本人 设 计 了输 入 输 出分 配 、 接 线 ， 除 了有 送 料 定 尺 的 自动剪 切 按 钮 ，考 虑 到 使 用 时 的 方便 ，
Ｅ ｍ ａ Ｉ ｚ ｙ ｚａｚｈ￣ ｌ ｃｏ － ｈｉ ｅ ｎ ｒ ｉ ６３
种状态分别代表的三段速频率为５ ０Ｈｚ ３ Ｈｚ ５ ， 通 过 、 ０ 、 Ｈｚ 这 样 设 定 以 后 ， 根 据 现 场 提 供 的 数 据 ， 又 因 为 减 速 机 输 出
的 旋 转 量 是 角 速 度 ， 而 送 料 速 度 为 线 速 度 ， 这 样 就 得 把 角 速 度 转换 为线 速 度 ：
实践与探索 ｊ
：
研与索 究 探
剪板机改造中Ｐ Ｃ Ｌ 与 变频器的应用
文／ 玉 英 邓
某 机 械 加 工 厂 原 有 的 旧 剪 板 机 在 剪 切 整 个 过 程 中操
二 、 系统 中 的要 求 及 解 决 措 施
１送 料 定 尺 的 工 作 要 求 与 过 程 ．
钢 板 的 定 尺 送 料 是 要 在 拖 动 系 统 有 足 够 功 率 的 前 提
本 系统 设 置 的 必 要 保 护 环 节 ， 它们 能 够 准 确 判 断 剪 刀 是 否
０ ０ ８ｍ／ ＝８ ｍ ｍ／ ．８ ｓ ８ ｓ
③ 当 ５ＨＺ ， 有 ＝１ ／（５０ Ｘ６０ ） ×３． 时 ４０ １ ４×０． １
＝
在 位 置 上 ，剪 刀 碰 到 上 限 开 关 时 表 明 剪 刀 在 初 始 位 置 ，剪
为 降速 时 间 。
（２）减 速 的 降 速 距 离 ：
＝
２
（— ） １ ２
式 中 ， 降 速 时 间 ｔ 以 通 过 变 频 器 设 定 ； 送 料 速 度 是 Ｎ
通 过 Ｐ Ｃ控 制 变 频 器 ＲＬ Ｒ 输 入 控 制 端 的 状 态 来 实 现 ， 每 Ｌ 、 Ｍ 档 的转 速大 小 则 通过 对 变频 进 行 功 能预 置 来确 定 。
送 料 速度 由变 频器 完 成 。
工作 效率 和 降 低故 障 率 ，使 系 统更 安 全 、可 靠 。
一
、
设 计 方 案
送 料 速 度
１系 统 组 成 及 元 器 件 选 型 ．
该 系统 主 要 由一 台三 菱 Ｆ Ｒ—Ｅ ０ —１ ５ ７ ０ ． Ｋ变 频 器 ， 一 台
新 设 定 为 ０５ ． ｓ，从 ５Ｈ 到 Ｏ 运 行 时 间 也 很 短 ， 由 公 式 ｆ — ） ｚ Ｈｚ １ ２ 可 得 ｍ ｍ ×ｄ ＝３ ７５ ｍ ， 当 然 这 个 ３． ５ ｍ 是 一 个 理 ＝１ ５ ２ ． ｍ ７ ｍ
图 ３ Ｐ Ｃ程 序 梯 形 图 Ｌ
惭
。伽
论 值 。在 现场 调 试 时测 出数 值 约 为２ ｍｍ ，所 以 设定 剩 余 值
为２ ｍ 时 ，变频 器 禁 止 输 出。 ｍ
本 系 统 的改 造 投 入 预 计 ：三 菱 Ｆ Ｒ—Ｅ５ －１ ５ ４０ ． Ｋ变 频 器
约１ ０ ０元 ／ ， 具 有 高 速 计 数 功 能 的 三 菱 Ｆ Ｓ一２ Ｍ Ｔ Ｐ Ｃ ０ 台 ＸＩ ０ 型 Ｌ
减 速 机 控 制 皮 带 轮 进 行 ， 而 输 送 钢 板 的 速 度 由 ＰＬ Ｃ控 制 变 频 器 来 实 现 ， 一 个 基 本 过 程 可 简 单 叙 述 如 下 通 过 拨 码 齿 轮 开 关 设 定 长 度 ， 由 Ｐ Ｃ读 入 设 定 数 据 给 变 频 器 信 号 ， 变 Ｌ 频 器 按 一 个 设 定 的 速 度 送 料 ，而 送 料 长 度 由编 码 器 读 得 ， 由Ｐ ＬＣ读 入 并 与 设 定 长 度 进 行 比 较 ， 当 差 值 为 某 一 不 同 范 围 值 时 ， 控 制 变 频 器 以 不 同 频 率 输 出 ， 得 到 所 需 的 送 料 速 度 ，而 当 差值 为 一 个特 定值 时 ， 变 频器 输 出 为 零 ，使 得 送 料 长 度 正 好 与 设 定 长 度 一 样 ， 这 时 ＰＬ Ｃ给 输 出 信 号 ，剪 板 机 电 磁 阀 得 电 ，油 缸 动 作 ， 从 而 准 确 地 剪 切 钢 板 。
图 ２ 送 料 曲线 图
２． 统 的 工 作 原 理 系
系 统 结 构 如 图 １ 制 结 构 图 所 示 ， 长 度 信 号 由 滚 轮 式 控
２ 降速 定 尺 距离 的计 算 ．
为 了 保 证 送 料定 尺 ，使 剪 切 准确 ，我 们 在 改 造 时 必 须
编 码 器 获 得 ， 设 置 剪 切 长 度 由 齿 轮 拨 码 开 关 完 成 ， 送 料 由
刀 碰 到 下 限 开 关 则 电磁 阀 断 电 ， 剪 刀 将 回 初 始 位 置 。 考 虑
Ｏ ０ ｍ／ ＝１ ｍ ｍ， ．１ ５ ｓ 带 上 下 间 距 离 ： １ ０，８ 是 ４０ ４０，
１ ０分 别 是 频 率 为 ５ Ｈｚ ３ Ｈｚ ５ 时 电 机 的 输 出 转 速 。 ４ ０ ， ０ ， Ｈｚ
料 的开 始 速度 由零 开 始 上 升 到 送 料 速 度 的 高 速 恒 速 运 行 ：
场 考 察 后 。 笔 者 提 出 采 用 ＰＬ Ｃ、 变 频 器 、 编 码 器 对 旧 剪 板
机 加 以 改 造 能 够 圆 满 解 决 问 题 。 改 造 后 设 备 将 有 效 地 提 高
当 送 料 的 长 度 达 到 某 一 范 围 值 时 ， 送 料 速 度 开 始 下 降 ， 直 到 送 料 的 长 度 为 某 一 设 定 值 时 将 停 止 送 料 ，在 这 里 不 同 的