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Haiwell(海为)PLC应用于进给速度动态调整的石材切割机控制系统
--Haiwell(海为)PLC应用于进给速度动态调整的石材切割机控制系统
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1 前言

过去的石材切割设备多采用手动控制或是继电器控制,存在着故障率高、维修性差、自动化程度低等缺点。而可编程控制器(PLC)以其运行稳定可靠、抗干扰性能强等特点,在工业控制中得到广泛应用[1]。作者设计以PLC为控制核心的石材切割机,实现了石材切割过程的全自动化控制,通过人机界面操作,完成对工作参数的修改设定、工作运行状态的实时监控和诊断调试等工作[2]

 

2 系统的总体设计

本石材切割锯是由切割刀组、石料输送台、定位导板及机架组成。切割刀组在石料输送台上部并置于机架上,切割刀组之间固定定位导板;切割刀组由电动机、皮带、刀轮轴、切割刀具组成,切割刀具固定在刀轮轴上[3]。设备需要控制床身的平移以及锯片的回转、升降和行走。锯片电机用于切割石料,锯片可以在XZ两个方向移动[4]。料车在Y方向移动,通过变频器调整进给速度。图1为设备的结构示意图。

 

 

1为设备的结构示意图

 

3 控制系统设计

3.1 控制系统的硬件设计

系统控制器采用海为S16ZA220RPLC自身带有一路模拟量输入和一路模拟量输出,模拟量输入采集锯片电机电流信号,模拟量输出控制变频器的频率,变频器驱动进给电机。各个方向的限位信号作为开关量输入信号,开关量输出信号控制锯片的升降、移动。采用三凌公司SLJD MD204LV4文本显示器。图2为控制系统结构图。

2控制系统结构图

 

3.2 PLC程序设计

自动控制程序启动之前,必须先启动水泵和锯片电机,当锯片电机完全启动后,锯片电机的电流上升至空转电流值,通过智能电子仪表WPC803输出一个开关量信号。这个信号作为自动或手动操作的允许信号。确定锯片电机启动后,锯片电机下降,进给电机在X轴方向移动开始进给。检测锯片电机电流,当锯片电机电流达到设定值后启动PID控制。

在控制系统控制下,锯片在X方向移动,锯片旋转,对石料进行切割。当完成一个方向的一次切割后,锯片电机电流减少,控制系统自动退出PID控制。锯片下降,通过时间判断锯片电机是否下降到位,若下限行程开关未触发,锯片下降设定时间停止;若下限行程开关触发,立即停止下降,然后锯片开始X轴的另一个方向移动。当锯片切割到石料,锯片电机电流增大,控制系统判断后自动启动PID控制,如此循环。当达到切割深度时,锯片升起,上限位开关动作后,石料在Y方向移动要求板材厚度,开始新一片的切割。达到设定的切割片数后系统停止。本系统采用的PID控制,通过调整石料进给速度,使锯片电机电流在石料切割过程中保持恒定,保证了锯片电机的安全运行,提高了产品质量。在切割启动阶段,锯片以较低的速度进给,保护了锯片的安全。在每次下降时,系统内部都将产生下降标志,如果横向电机故障,产生移动信号但不移动,会使电流始终在下限以下,不加标志判断,会出现连续下降。加了左右判断标志,杜绝了类似故障。系统中加入了欠流停机功能,当晚上无人看守时,如果出现变频器故障,锯片电机将一直处于空转状态,10分钟后,如果电流未上升,将会故障输出,自动停机。3为控制过程的控制框图

 

 

3为控制过程的控制框图

3.3 人机界面的设计

        文本操作界面设计除了切割页数,石板厚度等常用参数外,只有起动、停止、复位按钮,降低了用户的学习难度。其他参数均在密码页面以内,基本操作用户无法进入,密码内的部分参数需要安装人员现场调试,之后不再改动,放在密码界面也有效的避免用户无意间更改而造成的麻烦。具体设计见图4

 

 4控制器自动切割操作界面

4 结论

        本控制器经过长时间的现场环境使用,实现了控制工艺参数设定,控制过程的自动化。可以根据锯片电机的电流实时控制切割速度,减小了对锯片的损坏,提高了工作效率,保护锯片电机不被高电流烧坏。PID控制也同时解决了昼夜电源电压变化大所造成的不良后果,达到了很好的自动切割石材的效果。


 

状 态: 离线

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公司名称: 厦门海为科技有限公司
联 系 人: 市场部
电  话: 0592-2230312
传  真: 0592-2230313
地  址: 厦门翔安区翔安北路3699号火炬高新大厦7楼
邮  编: 361101
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