台达SC系列PLC在投入机控制机控制系统中应用

1、 前言

此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，然后按要求投入到目的地。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，而且要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，所以从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于这几个控制部件的组合，另外又由于机械机构的配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进最后达到了要求，交给了客户使用。

2、 硬软件系统构架
A、 硬件构架：

①、 控制系统硬件组成
触摸屏DOP-A57GSTD
可编程控制器 DVP-12SC11T
伺服ASD-A021LA
编码器ES3-06CN6941
步进驱动器和电机
料检测接近开关
刀位检测接近开关
外部连动接近开关


②、 设备工作示意图：


③、 系统组成说明：

系统规模：6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由AB相的编码器发出的高速脉冲计数；
控制系统配置如下：
触摸屏：DOPA57GSTD
PLC：DVP12SC11T
一套伺服ASD-A021LA
一个编码器ES3-06CN6941
一套步进驱动器和电机
一个料检测接近开关
一个刀位检测接近开关
一个外部连动接近开关
触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；
PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；
伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；
步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；
编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给PLC；



B、 软件构架：
系统的功能要求：
可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂；
刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；
可以设定上下限报警，来控制误差的范围；
显示报警画面、报警信息；
报警上下限设定；
具有偏差微调功能，并且显示微调值；
要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；
要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；
要求具有复位功能，实现故障状态的复位；
除联动外还能实现连续运行和点动的功能；
在以上的功能中最重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是最难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同但是会切到料上，所以必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲；

系统的软件共分两部分：HMI部分，PLC部分
HMI部分主要构架：
a． 主页
b． 控制画面
c． 参数设置画面
d． 步进速度设置画面
e． 切刀速度设置画面
f． 报警画面

PLC部分主要构架：
a. 刀和步进速度设定
b. 运行方式控制
c. 复位状态控制
d. 计数功能
e. 伺服和步进控制
f. 报警控制

3、 工艺
因为属于机械设备的系统，另外，要求精度也高一些，所以工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：
通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；
要求实际偏差不得超过±5mm；
要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；
要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；
报警上下限设定；
偏差微调功能，并且显示微调值；
要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；
要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；
4、 调试步骤、注意事项
调试步骤及注意事项如下：
A、 通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，而且相对准确；
B、 通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4KHz，而伺服应该是80 KHz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，但是，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，所以不能完全套用计算所得到的数值；
C、 调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用；
D、 投入的准确性是靠调整前机时间来保证的，在食品盒到达投入口正下方之前要进行切断动作，而食品盒到达投入口正下方时干燥剂要正好投入到食品盒当中，送料停止到切刀切断之间的时间就是前机时间；

5、 结论
系统安装调试时出现了很多的麻烦，比如开始所选的步进电机的功率过小，造成不能快速进料的现象，后来更换更大功率的步进电机后，问题才解决，系统最后得到了用户的好评。
在这个系统中使用了台达的SC系列PLC来控制台达伺服系统，达到了使用要求，
此设备的使用我们台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是一个为客户降低成本的很好的实例。
现在国内食品机械的自动化程度并不高，还有很多我们可以进入的空间。