1、引言:
超声波切割机用于加工化纤、尼龙类布料,主要用来制作无尘拭布(洁净布),无缝缝润等产品。
无尘布是常用于电子产品、光学仪器以及其他在无尘生产环境中制作的零部件清洁用布。无尘布柔软、弹性大、易变形。在使用中不能出现脱毛、崩布边等要求。由于该布料有着特殊的使用要求,所以对布料的分切加工也有着特殊的工艺要求。
超声波切割机是针对无尘布的特点,专门设计制造的专用机械。具有切口光滑、牢靠,切边准确,不会变形,不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。可避免的“激光切割机”存在的切边粗糙、焦边、起球等缺点。
作为国内技术力量强的PLC研发和生产厂商——德维森科技(深圳)有限公司和厂商一起从电气控制到工艺,为厂商提供了解决方案。
2、超声波切割技术
超声波切割机主要有2个技术问题,一个超声波的产生,另外一个就是布料的传送控制,切割。超声波主要是通过陶瓷振子加上电压产生超声波振动,再经增幅放大,使刀头刃具产生高速振动,可用来切割布料,塑料等材料。作为超声波切割机中重要的一环就是实现布料的jingque传送以及高速切割。切割机要求每次布料的传送长度一致,并且为了提高生产效率,对布料的传送和切割速度有要求。并且在切割时要求不能产生黑边的现象。由于切割机的需要非常大,所以对成本控制也比较严格。
3、德维森的超声波切割机解决方案
德维森公司针对前面提到的问题,提出了一个价格低廉和可靠高效的解决方案:
对主传送马达,我们采用普通的步进电机代替伺服电机,对于切割电机,采用普通的交流异步电机。其他压布挡板的控制,进刀,退刀的控制以及布料的安装等均采用气缸来控制。
电气控制采用V80M32DR-AC/S就可以实现所有控制,并带一个简单的触摸屏来实现对布料切割长度的设置以及累计产量的统计并实现机器的启动停止控制。
V80M32DR-AC/S为德维森科技推出的带运动控制的小型PLC,具有16个输入点以及16个继电器输出点。并且带有2路单独的速度高达50KHZ的高速PTO/PWM输出单元。并有2路全功能(ABZ三相)的高速计数功能。
切割机的控制流程如下:

从上述工艺我们可以看到,和传统的切割机比较,我们节省了切割刀具的进刀退刀的过程,另外我们的刀具切割,可实现从左到右切割一次,下次可实现从右到左,而不是有的机器,切割一次以后,必须将刀具归位的做法,大大提高了整体速度,所以我们的解决方案具有功能强,精度高,成本低,的特点。对于布料的长度设置,我们可小设置布料长度在5cm以下,布料宽度可灵活调整。
采用V80M32DR-AC/S小型PLC,单机可实现对传送布料的步进电机,切割的交流异步电机,以及气缸的控制。由于V80的脉冲输出具有速度可任意设置,多可设置256段不同加减速曲线,并且脉冲输出jingque,驱动电路抗干扰强的特点,保证了布料传送的jingque和快速。在本系统中,我们设定了5段加减速频率,分别为2段加速,2段减速,1段高速稳定输出。
V80脉冲输出功能块程序编写的简要介绍。V80带S型的PLC具有2路高速脉冲输出的功能。脉冲输出具有三种设置功能模块,分别为:普通模式脉冲串输出(PTO)设置(N_PTO_S);平滑模式脉冲串输出(PTO)设置(B_PTO_S);多段模式脉冲串输出(PTO)设置(M_PTO_S);脉宽调制输出功能块为:脉宽调制输出(PWM)设置(PWM_S)。
运行功能块为:脉冲输出运行(PLSRUN)
我们这里需要用到多段模式脉冲串输出设置(M_PTO_S)模块,每一段频率脉冲需要5个参数,如果有N段加,减速曲线,则需要N*5个参数。5个参数分别为:,起始周期(单位可为ms或者us)频率则为周期的倒数;第二:递进周期T(bit0~bit14 有效,bit15 为递进方向控制位,1 为减,0 为增);第三:递进间隔脉冲数N,即每隔多少个脉冲,变化一次频率;第四:当前段脉冲数,以这个方式输出的总脉冲个数;第五:方向输出线控制字,是否和外部的方向线绑定输出。我们可以看出,对脉冲输出的控制设置比较清晰,操作简单。
PLCV80PLC具有2个通讯接口,都支持MODBUS协议,可方便和各类人机界面连接,在本套系统中,采用一个5.7寸单色屏,实现一个启动,停止的控制,并且可设置,切割长度的设置,并实现对切割产量的统计和清除。
V80系列PLC整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余,另外V80全系列产品都通过了CE认证,也为用户产品的出口打下了良好的基础。
4、结论:
通过采用V80PLC来控制超声波切割机,提高了布料的传送精度,提高了切割速度,并且改进了切割工艺,大大节省了成本并提高了切割产量。并且V80系列的PLC以其高性价比直接为客户节省了大量的电控成本,提高了产品的竞争力。
三、自由协议通信中常用功能函数
1〕常用功能函数
函数号(25)+函数名(ASCII_HEX函数)+功能说明(将指定寄存器的ASCII码转换为十六进制数HEX);
函数号(26)+函数名(HEX_ASCII函数)+功能说明(将指定寄存器的十六进制数HEX转换为ASCII码) ;
函数号(27)+函数名(BYTE_ BYTE函数)+功能说明(将指定寄存器的字进行拆分和组合);
函数号(28)+函数名(CRC函数)+功能说明(将和校验区ASCII码的十六进制数相加后,取后两位字符);
函数号(29)+函数名(自由协议发送函数)+功能说明(将设置好的数据等信息进行发送);
函数号(30)+函数名(自由协议接收函数)+功能说明(将设置好的数据等信息接收);
2〕自由协议相关函数
在工控通信中,根据不同的情况,各工控厂家有不同的通信协议。有的以16进制的方
式传输,有的以ASCII码传输,有的以BCD码传输;校验方式有和校验,异或校验;传输顺序有的从高字节开始,有的从低字节开始;传输单位一般是以字节为单位,而PLC在梯形图中多以字为单位。而自由协议的发送区和接收区是以字节为单位的连续区。为适应各家协议,必须有相关的辅助函数,才能更好发挥自由协议的作用。
辅助函数只针对数据寄存器区。
1.ASCII码字符转HEX数值 (函数号:25)
将ASCII码表示的“0---9,A---F”字符转换成16进制的数值0---9,A---F。如ASCII值为31 32 33 42 (表示字符“123B”),经函数转换后成HEX值为 123B,四个字节变成二个字节。
2.HEX数值转换成ASCII码字符 (函数号:26)
将HEX表示的数值变换为ASCII码,与25号函数功能相对。如将HEX值AB23转换为ASCII码字符“AB23”,ASCII值为41 42 32 33。
3. 区域移动 (函数号:27)
将字节拼成字,或将字拆成字节,或字区的移动。如,填写发送字节时,将字节赋给字单元的低字节,我们会觉得方便;但对发送而言,发送的是连续字节区,因此发送前,又必须将不连续的低字节变成连续的字节,即连续的字区。
4.区域求和 (函数号:28)
在有和校验的协议中,以字节为单位进行求和运算。因此对接收字可能需拆成字节,而后进行求和运算。如11H 22H 33H 44H 55H 66H 77H 的7个字节,求和结果为01DCH。如果只传两个字的ASCII码值,则只传“DC”,ASCII码值为44H 43H。
以上提供的辅助函数在自由协议方式下,使用的频率较高,辅助函数的调用方式也大体相同。
入口参数:输入的元件号 (D8201):如D8201=K100,表示从D100开始。
输入的有效字节数 (D8202):如D8202=K10,表示10个字节。
起始字节高/低选择 (M8201):如SET M8201表示从低字节开始。
字/字节有效选择 (M8202):如SET M8202表示字节方式。
出口参数:输出元件号 (D8203):如D8203=K1000,表示结果存在D1000超始区。
起始字节高/低选择 (M8203):如SET M8203表示从低字节开始。
字/字节有效选择 (M8204):如SET M8204表示字节方式。
以上函数的具体示例参见科威PLC《编程手册》第八章
二、资源分配
1)资源分配总体情况
字元件(D0〜D4)+位元件(M11〜M42)+标签P(P1,P10〜P19)+定时器(T0,T1,T3);
字元件(D10〜D49)+位元件(M100,M110,M120,M130,M140,M150,M160,M170,M180,M190);
字元件(D99〜D103)+位元件(M1000〜M1016(仅在子程序P1中);
2)主程序里包含的资源
字元件(D0〜D4,D99)+位元件(M100,M110,M120,M130,M140,M150,M160,M170,M180,M190)+标签P(P1,P10〜P19)+定时器(T0,T1,T3);
字元件(D10〜D49)+位元件(M0〜M4,);
3)子程序P1
字元件(D49,D23,D24)+位元件(M1000〜M1016(仅在子程序P1中)+标签P(P1,P10〜P19);
4)子程序P10〜P19
字元件
D28〜D31
D100〜D103
三、读写方法举例
1)读操作流程:

2)写操作流程:

3)假设要读取的1#变频器的“给定[频率”F0-002=50HZ=5000*0.01HZ(小单位)
解析:读1#变频器D99=01,读命令代码D100=“04H”,参数的序号D101=“002”(10进制)=数据地址=“02H”,读命令代码对应程序中定义的M140=ON,填写后D4=1388H,同时还出现以下的应答报文格式:

注意:表中D40H表示D40的高字节,D40L表示D40L的低字节,其他定义也一样
4)假设要向1#变频器写“给定[频率”F0-002=50HZ=5000*0.01HZ(小单位)
解析:写入1#变频器D99=“01H”,写入的命令代码D100=“05H”,命令代码对应程序中定义的M150=ON,参数的序号D101=“002”(10进制)=数据地址=“02H”,数据信息=“1388H”,所以数据信息高字节D102=13H,数据信息高字节D102=88H,填写后将出现以下的应答报文格式:
注意:表中D40H表示D40的高字节,D40L表示D40L的低字节,其他定义也一样
使用下表说明:要求填写序号(D101)是指功能码去掉头三个字符F0-后,留下的三个字符的10进制,如F0-000,去掉头三个字符F0-后留下000就是所说的功能序号,数值大小也等于表中16进制表示的“数据地址”所以填序号实际上就是填数据地址。
西门子PLC模块,变频器,触摸屏,交换机
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