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。