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解決金屬線材壓扁機(jī)PLC控制系統(tǒng)干擾的實(shí)例

2020-08-16 14:09:52陳文學(xué)

摘? 要:用機(jī)電一體化技術(shù)把5臺(tái)單獨(dú)作業(yè)的400型金屬線材壓扁機(jī),變成5臺(tái)連壓機(jī)組,在改造過程中,PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)了干擾,詳細(xì)介紹了如何一步步實(shí)踐排除干擾,工業(yè)環(huán)境相對(duì)較復(fù)雜,通過多方努力,排除干擾使PLC控制系統(tǒng)正常工作,改造成功提高了效率。

技術(shù)背景金屬線材壓扁機(jī)是將低碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等材料的圓線軋制成扁形、方形、半圓形等形狀的設(shè)備,多數(shù)是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格和要求非標(biāo)訂制的,控制精度也各不相同,工作方式早期單壓居多,隨著技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了多臺(tái)連壓。本公司2003年購(gòu)買了5臺(tái)400型金屬線材壓扁機(jī)單獨(dú)作業(yè),每臺(tái)是轉(zhuǎn)盤被動(dòng)放線+壓扁機(jī)+力矩電機(jī)收線作業(yè),有時(shí)一個(gè)產(chǎn)品要壓多遍效率低,為了提高效率進(jìn)行了升級(jí)改造。

關(guān)鍵詞:金屬線材壓扁機(jī);PLC;PLC干擾

一、改造前設(shè)備狀態(tài):

1.轉(zhuǎn)盤被動(dòng)放線。

2. 400金屬線材壓扁機(jī):由主電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī),減速機(jī)帶動(dòng)直徑400的壓輥,下邊的壓輥固定的;上面的壓輥可以由升降電機(jī)經(jīng)過蝸輪減速后帶動(dòng)壓輥升降,前后校直輪裝置及冷卻系統(tǒng)等組成。結(jié)構(gòu)如下圖。

3.力矩電機(jī)帶動(dòng)收線機(jī)收線作業(yè)。

4.電氣控制只是點(diǎn)動(dòng)連動(dòng)的繼保電路。

二、5臺(tái)金屬線材壓扁機(jī)連壓控制的方案

1.轉(zhuǎn)盤被動(dòng)放線+5臺(tái)金屬線材壓扁機(jī)+力矩電機(jī)收線。布局如下圖(圖中轉(zhuǎn)盤沒畫出來(lái))

2.改造方案:采用三菱PLC(FX3U-128MT)作為控制大腦;三菱觸摸屏GT1275-VNBA作為人機(jī)介面;線性位移傳感器XM30-3015PMU作為速度反饋信號(hào);接近開關(guān)LM12-3004NA的信號(hào)進(jìn)PLC來(lái)計(jì)算運(yùn)行速度,用S-250-24開關(guān)電源為PLC輸入端子輸出端子提供24V電源。難點(diǎn)是寫程序時(shí)速度鏈沒法寫,沒有固定的比例,沒有固定的規(guī)律,只能摸著石頭過河往前走。

3.壓扁機(jī)與壓扁機(jī)之間由查測(cè)速度的張力擺桿,張力擺桿有以下主要元件:線性位移傳感器,氣缸,短臂,長(zhǎng)臂,過輪輪,固定轉(zhuǎn)軸等。結(jié)構(gòu)如下圖。

4. 力矩電機(jī)帶動(dòng)收線機(jī)收線作業(yè)。

三、調(diào)試過程出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。

寫好PLC程序,安裝好機(jī)器,試機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn):能正常啟動(dòng)停止,前后機(jī)臺(tái)速度比配合很好,達(dá)到了提高效率的目的,只是由接近開關(guān)信號(hào)計(jì)算的運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定,一會(huì)多一會(huì)少,不能用自動(dòng)加速,只能用手動(dòng)加速。為了解決這種不知來(lái)源的干擾我們做了如下試驗(yàn)。

四、在硬件方在作了如下嘗試:

1.主回路和控制回路分開布置,當(dāng)然主回路的大電線和控制回路帶屏蔽的電纜線最后都要到機(jī)臺(tái),主回路的大電線到機(jī)臺(tái)的電動(dòng)機(jī),控制回路的帶屏蔽的電纜線到按鈕盒及計(jì)米接近開關(guān)。主回路和控制回路分開布線干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

2.從同樣是用FX3U-128MT PLC但計(jì)米正常的其他機(jī)臺(tái)上,拆下開關(guān)電源來(lái)替換做試驗(yàn),替換法干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

3.帶屏蔽的電纜線兩頭接地線;或一頭接地一頭懸空或兩頭懸空;變頻器接地或不接地;電動(dòng)機(jī)接地或不接電;干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

4.不用從電房引出的地線,利用現(xiàn)場(chǎng)吊車軌路(與廠房22根800*370的水泥柱子內(nèi)部的鋼構(gòu)相連的)單獨(dú)引地線,重復(fù)第3步做試驗(yàn),干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在

5.開關(guān)電源S-250-24之前加隔離變壓器BK-500,BK-500是從其他機(jī)臺(tái)上臨時(shí)拆過來(lái)做試驗(yàn)的,BK-500輸出的220V再進(jìn)開關(guān)電源,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

6.開關(guān)電源S-250-24輸出的24V正負(fù)極間加0.1uF~0.47 uF小電容,接近開關(guān)信號(hào)輸入X0端子兩端加0.1uF小電容,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

7.用PLC自身帶的24V電源為PLC輸入端輸出端提供24V電源,S-250-24開關(guān)電源停用,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

五、在軟件方面作了如下嘗試:

1.利用平均值指令MEAN求50個(gè)數(shù)值的平均值,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

2. MOV K100 D8039(以1ms為單位),M8039置位PLC以100ms的恒定掃描周期工作,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

3.利用輸入濾波時(shí)間設(shè)定指令(REFF? k50)把X0-X17的輸入濾波時(shí)間調(diào)成為50 ms保存在D8020中,干擾沒清除運(yùn)行速度的數(shù)字不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍存在。

六、分析問題。

1.方案重新分析沒問題。這種方案在我公司的拉絲機(jī)上應(yīng)用多年,區(qū)別是速度鏈這一塊不同,軋機(jī)之間有一個(gè)張力擺桿來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)速度,速度鏈這一塊前后機(jī)臺(tái)配合很好。具體到這臺(tái)機(jī)的配置除了上面講的還有:5臺(tái)主電機(jī)型號(hào)是Y160L-4,轉(zhuǎn)速是1460r/min;5臺(tái)30KW變頻器英威騰型號(hào)是CHV130-030G-4;計(jì)長(zhǎng)接近開關(guān)和各種功能的按鈕直接進(jìn)PLC輸入點(diǎn),PLC輸出點(diǎn)與變頻器多功能端子相連,通過多功能端子來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)停止。每臺(tái)變頻器的運(yùn)行頻率是由PLC發(fā)出的同一個(gè)高速脈沖信號(hào)乘以系數(shù)就是本變頻器的運(yùn)行頻率。收線機(jī)的啟停控制由Y37控制KA12來(lái)實(shí)現(xiàn),收線機(jī)調(diào)速是手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器來(lái)控制,方案查找不出問題。整個(gè)控制如下圖1:

2.測(cè)速原理:利用接近開關(guān)LM12-3004NA的信號(hào)進(jìn)PLC,利用PLC內(nèi)的高速計(jì)數(shù)器C235計(jì)出單位時(shí)間內(nèi)的信號(hào)數(shù)量?jī)?chǔ)存在D5中,算出運(yùn)行速度。軋輥轉(zhuǎn)一圈做了24個(gè)信號(hào)點(diǎn)(如圖2),PLC內(nèi)時(shí)間間隔取2秒,計(jì)算公式為:D5*0.4*3.14*(60/2)/24,單位m/min。

3.測(cè)速信號(hào)每一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間的計(jì)算。第5臺(tái)運(yùn)行速度最快以第5臺(tái)為例來(lái)說明一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間的計(jì)算方法。電機(jī)轉(zhuǎn)速1460r/min,傳動(dòng)比30.135,軋輥直徑0.4米,經(jīng)計(jì)算每一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間為1/(1460/30.135*24 /60)*1000= 51.6ms。

4.干擾原因分析。測(cè)速信號(hào)每一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間51.6 ms,也就是說在51.6 ms之間有干擾信號(hào)進(jìn)PLC了,高速計(jì)數(shù)器C235把這些信號(hào)也計(jì)數(shù)了。

5.解決問題的思路。我們通過上述各種方法不能消除干擾信號(hào),也沒找到干擾源,在51.6 ms之間有干擾信號(hào)進(jìn)PLC了,高速計(jì)器采用中斷方式工作的,與PLC的掃描周期無(wú)關(guān),干擾信號(hào)什么時(shí)候進(jìn)PLC都計(jì)數(shù)。我們可不可以找到一種方法:干擾信號(hào)進(jìn)PLC了,但PLC不計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器不能做到,用內(nèi)部計(jì)數(shù)器能做到嗎?

6. 解決問題的方法:內(nèi)部計(jì)數(shù)器快慢受掃描周期影響。這臺(tái)機(jī)的這個(gè)程序運(yùn)行時(shí)監(jiān)視掃描周期為37ms左右(如圖3),D8010:當(dāng)前掃描值(0.1ms為單位)D8011:掃描時(shí)間最小值(0.1ms為單位)D8012:當(dāng)前時(shí)間最大值(0.1ms為單位)如下圖

如果每一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間51.6 ms 話,可能掃描37次左右有一個(gè)沒計(jì)到數(shù),所以要改變信號(hào)間隔時(shí)間。把軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)一圈做成12個(gè)信號(hào)點(diǎn)(如圖4),每一個(gè)信號(hào)間隔時(shí)間為1/(1460/30.135*12 /60)*1000= 103.2ms,滿足大于2倍PLC掃描周期74ms,可以用內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器。修改程序C235改成C220并在C220前面加上X0的上升沿信號(hào)。

七、解決問題

改好程序下載后試機(jī),干擾清除運(yùn)行速度的數(shù)字穩(wěn)定,一按啟動(dòng)鍵自動(dòng)加速到設(shè)定速度,運(yùn)行運(yùn)正常。

小結(jié):金屬線材壓扁機(jī)PLC控制系統(tǒng)中干擾問題解決,改造成功,提高了效率。

結(jié)論

經(jīng)過此次技術(shù)更新改造后,經(jīng)過6個(gè)月的運(yùn)行觀察,驗(yàn)證了5臺(tái)金屬線材壓扁機(jī)連壓機(jī)組PLC控制系統(tǒng)中干擾問題解決。

致? 謝

5臺(tái)金屬線材壓扁機(jī)連壓機(jī)組PLC控制系統(tǒng)中干擾問題解決了,在此,我要感謝東莞科力線材有限公司工務(wù)科的全體同志的配合,感謝現(xiàn)場(chǎng)值機(jī)員試機(jī)的配合,感謝所有老師和關(guān)心、支持過我的領(lǐng)導(dǎo)與合作過的同事,他們?cè)谖夜ぷ髦薪o予了很大的幫助。特別要感謝深圳市英威騰電氣股份有限公司和三菱電機(jī)自動(dòng)化有限公司售后服務(wù)的多位工程師的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]? 《CHV130系列工程型變頻說明書》。深圳市英威騰電氣股份有限公司。

[2]? 《三菱FX系列PLC編程手冊(cè)》中文版。三菱電機(jī)自動(dòng)化有限公司。

[3]? 《FX3U中文使用手冊(cè)》。三菱電機(jī)自動(dòng)化有限公司

作者簡(jiǎn)介:陳文學(xué)(1974.6-),男,電工高級(jí)技師,湖北黃岡,大專,研究方向:直進(jìn)式拉絲機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用。

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