西门子(河源)PLC代理商

近年来,随着我国包装,分切,印刷,涂层等行业的蓬勃发展,做为配套的电气控制环节则对产品的质量起着关键的作用,目前以PLC做为中心控制元件的设备占有相当大的比重,并以其的控制,稳定的工作状态占据了十分重要的地位。而在这些控制系统中核心问题便是各动力驱动轴的同步运行,即各电机的同步运行。
　　本文将介绍分析几种以OMRON系列PLC作为主控元件来实现多电机同步运行的方案。
　　
　　1 系统控制方案
　　
　　1.1 随动系统
　　随动系统,即一台电机作为主电机,另外一台或多台作为随动电机,随动电机紧跟着主电机运行;控制系统的基本组如图1所示。
　　在该系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过一定的运算转换为执行装置的控制信号,如变频器的频率,进而驱动主电机运行,通过编码器监测电机的实际运行速度,并将这一信号作为随动电机的控制命令,随动电机紧随这一速度便可实现两台电机的同步运行。
　　1.2 闭环系统
　　闭环控制系统,即两台电机由同一控制器(PLC)发出控制信号,然后再各自构成闭环系统,紧随控制器发出的信号,即可实现多电机的同步运行;控制系统的基本组如图2所示。
　　在这个系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过运算转换为执行装置的控制信号,同时发到两台电机的驱动器中,由于控制命令是相同的, 通过编码器监测电机的实际速度,与控制命令进行比较,构成闭环控制系统,这样只要两台电机的都紧随控制命令运行便可实现同步。
　　1.3 随动闭环系统
　　随动闭环控制系统,综合了随动系统和闭环控制系统的特点,在随动控制系统的基础上构成了闭环控制。
　　两台电机驱动器由同一控制器(PLC)发出控制信号,并各自构成闭环系统,将辅电机的实际速度实时的与主电机进行比较,综合调整,使辅电机紧随主电机的运行速度,即可实现多电机的同步运行。控制系统的基本组如图3所示。
　　
　　2 控制方案分析
　　
　　实际的控制系统中,每个电机所带负载都不尽相同,因此在这些控制系统中都需根据速度设定值利用PLC计算得出具体的控制参数。
　　首先将上位机发出的线速度设定值进行单位转换,根据电机所带负载的实际卷径,计算出对应的电机转速,然后利用三相异步电动机的转速公式计算出这一转速对应的频率值。并将这一计算值传送控制器(变频器)中,拖动电机运行,并利用编码器实时的监测该电动机的实际转速。
　　随动控制系统中随动电机将主电机的实际运行速度作为运行命令,利用两台电机负载的实际卷径,计算出第二台电机所需频率,随动电机紧随主电机运行,便可实现两台电机的同步运行。第二台电机紧紧的跟随主电机运行,“第二台”电机可以是一台电机也可以是电机群,根据实际系统的大小来确定电机的台数;这种控制系统一般使用在控制精度要求不高的场合,只是简单的同步而且对各个动力辊间的张力没有特殊的要求,系统简单易于实现,成本较低。
　　闭环控制系统中由上位机发出控制命令后,根据各个电动机轴上的负载的半径,计算出各个负载对应的转速,再根据电机的转速公式实现到驱动器(变频器)输出频率的转换。这样便可实现两台电机的同步运行。两台或多台电动机具有各自的闭环控制系统,对速度命令有较高的响应。该系统常出现在多动力牵引的系统中。
　　随动闭环控制系统是目前采用较多的一种控制方案,它综合前两种方案的优点,控制精度较高,此方案是在随动控制的基础上,对主电机和随动电机做闭环处理,即将两台电机的实际速度通过编码器进行实时监控,与各自的控制信号进行比较,构成独立的闭环控制系统,主电机的闭环系统主要实现对预设速度的准确响应,从动电机的闭环系统系统则是为更准确地跟随主电机的实际速度而设置的。目前我国大多数包装,分切,印刷,涂层行业的张力开环控制系统都采用此控制方案,由于其速度控制精度较高,利用速度差实现的张力控制就能满足要求,这便大大降低了系统的设计成本。当然做为配套的电气控制元件对终产品的质量也起着关键的作用。
　　
　　3 PLC控制程序
　　
　　PLC的程序可以采用梯形图、语句表、功能块等形式表示。omron公司的PLC提供了大量的PLC功能块,功能块是一个包含标准处理功能的基本单元,该标准处理功能事先定义好,由于具有标准处理功能,故功能块不包含实际的地址,只有变量,用户可以在变量中设置地址和常数。
　　利用CX-Programmer可将单个功能块保存为一个独立的文件,从而使该功能块也适用于其它PLC的应用程序。当创建或调试程序时,反复的使用"成熟"的功能块将节省程序开发时间,有效的减少人为的编码错误,使程序结构简明清晰,更易于理解。
　　多电机同步控制系统的部分PLC程序如图4所示:
　　
　　4 结语
　　
　　PLC作为先进的自动控制装置,可以应用于多种自动化控制系统中。对于同步性能要求较高的场合,可以采用PLC、矢量控制变频器、三相异步电动机、脉冲编码器等构成高性能调速系统。随着计算机技术数字技术的广泛应用,自动控制领域也随之发生了巨大的变革,进一步提高拖动系统的控制精度及其稳定性已是必然趋势。

3.3 编程案例
        （1）触摸屏显示报警。台达EH系列PLC提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入PLC的高速计数端子X0，X1，编码器的复位端子接X2，对应计数器为C251，Y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警M455,如图2所示。

（2）通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达PLC与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

其中通讯命令装置地址为01，数据地址H2103，数据长度2个word。

        两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将PLC中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。

        （3）画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－TP Editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3M的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏PLC输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便，参见图3。

4 结束语
        该系统配置取代了原日系品牌的配置，整体来说性价比要高好多，故障率也远低于原配置。现批量使用已有一年多，系统稳定性强，用户操作简单，维护方便，得到了用户的肯定。

        一方面由于出口商品比较多，另一方面由于人们的生活水平不断提高，审美要求不断发展，纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度，一批制约印刷装备制造业发展、对行业产品升级换代和技术进步具有带动性强、辐射面大的相关关键共性单元技术和数字化、自动化高档印刷技术装备，对提高数字化印刷技术与装备的自主创新能力和技术水平，对打破国外高档印刷装备的市场垄断，对增强国际竞争力是非常有帮助的。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力巨大。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备重点突破。

关键词：PLC；触摸屏；变频器

1 引言
        数字化、智能化印刷机械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及高档笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印刷机是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2 工艺自动化分析
        高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的核心调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

        由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，PLC高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时更改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3 台达机电技术的自动化应用
3.1 系统原理设计
        机床的控制以台达的DVP-EH型PLC为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEH　PLC 的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器，支持MODBUS协议。

3.2系统配置设计
        台达　PLC：DVP64EH00R ＋扩展DVP08XP11R。台达触摸屏：DOP-A57CSTD。台达变频器：VFD110B43A ；VFD004M21A。框架如图1所示。