【文章內容簡介】 置的 CPU 單元 [8]。 (1) CPU 221 有 6 輸入 /4 輸出，無擴展，存儲容量較小，有一定的高速計數能力，適合于點數少的控制系統(tǒng)。 (2) CPU 222 有 8 輸出 /10 輸出，可以進行模擬量的控制和 2 個模塊的擴展，應用更廣泛的全功能控制器。 (3) CPU 224 有 14 輸入 /10 輸出，存儲容量擴大了一倍，有 7 個擴展模塊，內置時 １１ 鐘，有更強的模擬量和高速計數的處理能力，是 S7200 系列中使用最多的產品。 (4) CPU 224XP 最新推 出的一款實用機型，最大的不同是主機上增加了 2 輸入 /1 輸出的模擬量單元和一個通信口，適合有少量模擬信號的系統(tǒng)中使用。 (5) CPU 226 有 24 輸入 /16 輸出，增加了通信口的數量，通信能力大大增強，用于點數較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 根據以上 S7200 系列 PLC 不同 CPU 資源的了解，考慮到本設計的薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)所要求的點數較多，故選擇 CPU 226 DC/DC/DC（ 6ES7 2161AD210XB0）。設計涉及的 CPU 226 相關技術參數如表 32 所列。 表 32 CUP 226 相關技術參數 輸入 /輸出 24/16 時間中斷 2 個 定時器總數 256個 高速計數器總數 6 個 邊沿中斷 4 上升 /4 下降 1ms 4 個 單相計數器個數 6 個，30KHZ 脈沖捕捉 14 個 10ms 16 個 兩相計數器個數 4 個，20KHZ 計數器總數 256 個 100ms 236 個 由表 32 可以看出， S7200 CPU 226 的資源是相當豐富的，基本滿足了本設計的薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)的端口要求和編程時所需要的功能要求。 端口分配 控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 點及地址分 配如表 33 所列。 表 33 I/O 口信號代碼和地址編號表 名稱 代碼 地址編號 名稱 代碼 地址編號 啟動按扭 SB1 正常燈指示 L3 停止按扭 SB2 異常燈指示 L4 手動 /自動方式選擇 SA 主電路電源通斷 KM1 矯正機前進 SB3 主電路電源通斷 KM2 矯正機后退 SB4 沖頭下沖控制 KM3 １２ 夾送輥前進 SB5 沖頭復位 KM4 夾送輥后退 SB6 撥碼盤控制 ~ 光電脈沖信號 P SP1 矯正變頻器設定 ~ 光電脈沖方向 D SP2 夾送變頻器設定 ~ 光電開關 3 信號 SQ1 光電開關 4 信號 SQ2 光電開關 5 信號 SQ3 光電開關 13 信號 SQ4 沖頭上限行程開關 SQ5 沖頭下限行程開關 SQ6 小車位置行程開關 SQ7 撥碼盤輸入 ~2.7 本設計所選型號 CPU 226 DC/DC/DC，其電源接入和信號輸出有直流電源也有交流電源，而且各種電源的等級不盡相同，在接線時選擇各種電源是獨立分開的，互不干擾。 系統(tǒng)所采用開按扭有兩種，一種是能夠鎖存狀態(tài)的按扭，即手動 /自動方式選擇按扭；另外一種是點動按扭，主要是在手動方式下對電機進行手動控制。 特別值得注意的是，本設計的系統(tǒng)中，由于要對光電編碼器的脈沖進行高速計數，使用了 CPU226 的某一個高速計數器。光電編碼器的脈沖信號經光電脈沖電路處理后得到兩個信號，光電脈沖 P 和方向信號 D，這兩個 信號接入 PLC 的端口不是隨便的，而是根據規(guī)定， P 信號接 （時鐘）， D 信號接 （方向），否則高速計數器將得不到正確的信號。 變頻分段調速 與交流伺服系統(tǒng)不同，變頻器和三相異步電機不可能在高速運行狀態(tài)下迅速停車，必須有一個降速和低速爬行的過程，才能保證定位點的準確，可以選擇多檔調速，控制 １３ 精度更高，其運行曲線見圖 。 圖 變頻器定位運行降速控制規(guī)律 另外，鋼板剪切的長度與毛巾平網印花機的花色間距不同，它不是定值，而是從幾十毫米到數千毫米不等，因此不可能采用同樣的運行速度和同樣的降速爬行距離。否則，變頻器的定位停車會處于一種無序狀態(tài)，剪切精度和生產效率也不能得到平衡和兼顧 …… [9]。 從圖 可以看出，不同的剪切鋼板尺寸，選擇加速上升時間和勻速運行時間以及降速運行時間不能夠完全一樣，假定所有的情況下到達定位目標前的爬行速度一樣，就要根經驗保證爬行的距離基本一樣，能很好保證鋼板準確停車。本設計以剪切 2m 的薄鋼板為例說明各段參數設定。 已知所選的電動機為 4 級，額定轉速為 1500r/min，減速箱的減速比為 20/1，測量輥周長 400mm，額定輥速 75r/min，變頻器固定頻率輸出有多檔，如 50HZ， 40HZ， 30HZ，20HZ， 10HZ。剪切 2m 的鋼板，在加速到勻速段變頻器選擇輸出 40HZ，在降速段選擇輸出 20HZ 進行降速，在爬行階段選擇 10HZ 輸出，直到檢測脈沖數和設定脈沖相等，變頻器停機，鋼板準確停車。 制動過程 當系統(tǒng)開始減速時，電動機處于再生發(fā)電制動狀態(tài) 。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能變成電能并 經變頻器中的逆變器回饋到直流側。此時的逆變器處于整流狀態(tài)，中間回路的濾波電容器的電壓會因吸收這部分能量而提高，產生泵生電壓。當電壓值超過上限700V 時，制動單元電路導通，電流流過與濾波電容器并聯(lián)的制動電阻，從而將電能變成熱能消耗掉，泵生電壓隨之下降，待下降到設定下限 680V 值時斷開。繼續(xù)采樣泵生電壓，制動單元將重復導通和截止，使系統(tǒng)完成動力制動。 4 系統(tǒng)軟件設計 主流程 本設計薄鋼板剪切自動控制系統(tǒng)主要分為兩大塊，一個是系統(tǒng)在手工操作方式下運行，一個是系統(tǒng)在自動方式下運行。主流程如圖 所示。 １４ 圖 主流程圖 在主流程圖中，先進行 PLC 初始化，讀撥碼盤值，然后按啟動按扭，主電路通電，接著按選擇條件選擇手動工作方式或者是自動運行工作方式。若選擇手動工作方式，因為其運行的次數比較少，所以每執(zhí)行一次手動子程序都將直接返回到工作方式選擇。自動運行子程序相對比較復雜，每次執(zhí)行完之后，進行一個判斷，如果工作方式沒有改變，則直 接返回自動子程序，若工作方式已經改變，返回到工作方式選擇。因此，在主流程圖中，有兩個主體，一個是手動控制流程，一個是自動控制流程。這兩個主體的切換，因為使用了順序控制繼電器指令而變得相對方便。 在自動控制子流程圖中，進入自動控制狀態(tài)后，在滿足小車到位和小車沒有滿載條件下，才啟動變頻器。因為矯正機負載不穩(wěn)定，可能造成和夾送輥速度不同步，造成套 １５ 坑鋼帶量不合適。 4 和 5 光電開關檢測套坑里面的鋼帶量是否合適，如果過多或者過少都會引進系統(tǒng)的振蕩和故障，正常狀態(tài)下 4 光電開關為開， 5 號光電開關為開，若 5 號光電開關為閉，說明 套量過多，矯正變頻器減速一小會再跟夾送變頻器同步速度，若 4為開，說明套量過少，矯正變頻器加速一小會再跟夾送變頻器同步速度。到達變速點，變頻器進行降速爬行輸出，最后判定高速計數器的值等于撥碼盤的設定值后，發(fā)出沖壓信號。由于其它原因造成停車后