葉漢民
(桂林工學院, 桂林 541004)
摘要：介紹了美國通用公司15″電容器元件卷制機控制系統的組成和要求。提出用三菱公司的FX2N型PLC實現對整機的全過程控制。根據電容器元件的繞制工藝，編制了控制軟件。設備運行表明；改造后的技術方案滿足設計要求，符合電容器元件繞制工藝。
關鍵詞： 電容器元件；PLC；控制；軟件
Design of Control System of the Machine for Winding Capacitor Unit
YE anmin
(Guilin Institute of technology, Guilin 541004, China)
Abstract： his paper reports the requirements of the control system of the machine made by GE Corp. in U.S.A. for winding capacitor unit. We use PLC type of FX2N made by MISIBISI Corp, to realize processing control of the machine. According to the technology of winding capacitor unit, we edit the software for control system of PLC and computer. he machine operates normally, showing the hardware and software meet technology requirements of winding capacitor unit.
Keywords： Capacitor element；PLC (programmable logic controller)；Control;\ Software[K]
1 引言
電容器元件繞制設備是高壓電容器制造的關鍵設備，工作性能穩定與否，直接決定了電容器的質量和電容器報廢率的高低。某廠從20世紀80年代引進美國GE公司的繞制機，鑒于電器控制系統使用時間較長，原廠配件無法購置，致使設備處于長期故障狀態。該設備的控制系統由當時GE公司的PLC控制，各種元件及程序由于時間久遠，目前無法運用。根據目前計算機技術和PLC控制技術的應用情況，我們應用三菱公司的PLC控制系統來實現電容器元件的工藝繞制。本文提出的PLC控制方法滿足繞制工藝的需要。
2 系統控制要求和硬件組成
系統工作流程：接好氣、電源，按控制柜上的復位按鈕，設備處于等待狀態。按運行按鈕，啟動伺服系統，主軸轉動，同時接觸滾輪和夾緊輪動作，接觸滾輪壓住芯軸，夾緊輪夾緊鋁膜，電容器元件開始起頭。起頭后接觸滾輪和夾緊輪離開，芯軸速度梯度加速到指定的轉速后保持高速，在完成一個電容器元件的繞制后，芯軸速度梯度降速，芯軸轉動到設計要求的圈數時，打孔氣缸打兩排孔，同時鋁箔夾緊氣缸壓緊鋁箔，芯軸繼續轉動以撕斷鋁箔。再繞適當的圈數，芯軸停轉，拔出原繞好的元件。芯軸換位離合器動作，芯軸換位，剛卷好的元件的芯軸換到另一面，剛拔出元件的芯軸伸出自動繼續完成下一個元件的繞制。如出現故障時緊急停車，故障排除后，取消鎖定。可繼續運行未完成的步驟。也可取消運行，鎖定后，按復位按鈕，卷制機按復位的步驟完成收尾工作，并自動繼續下一個元件繞制。芯軸電機的速度要求無級調節，并分成三擋，以實現不同元件的繞制要求和設備的調試、人工手動繞制的需要。
根據以上控制系統的要求，設計了整機控制系統和具體的軟件。控制系統的原理如圖1所示。
由圖知控制系統由PLC完成對整機的全過程控制，具體有FX2N-80M、FX2N-4AD、FX2N-4DA、FX2N-1C 、FX2N-伺服系統、氣動控制系統、電源控制系統和測量、故障報警和上位機設定系統等部分組成。FX2N-80M［1］負責設備的整機控制和接受上位機發送的工藝參數。FX2N-4AD［2］把設定芯軸速度的模擬信號轉變為數字信號，PLC經運算后存儲在數據寄存器。FX2N-4DA［3］把PLC運算后的數字信號轉化為模擬信號，作為伺服系統的速度，用以調節芯軸的轉速。FX2N-1C［4］為高速計數模塊，負責對芯軸轉速的脈沖計數，數據實時地傳送到PLC，PLC根據不同時期的計數值控制芯軸轉速和有關氣缸的動作，保證元件工藝符合設計要求。伺服系統控制芯軸電機的速度，是帶有編碼器的閉環速度控制系統，穩定度高，參數設定可由軟件設定，并能與計算機通信，打印有關參數。通信模塊FX2N-232-BD［5］連接PLC和上位機，上位機把元件的工藝參數傳送到PLC，PLC根據工藝參數完成對設備的控制，同時元件繞制的實際參數PLC也通過通信模塊傳送到上位機，上位機可以實時顯示工藝參數、歷史和有關報表。另外還配備了FX-10DU-E［6］數據設定單元和手持編程器。設定單元對設備運行的參數、工藝參數等的修改，手持編程器FX-20P-E［7］能夠修改程序和改變設定參數，這兩項操作設備是為了防止上位機故障而確保設備正常運轉設置的。
3 控制軟件
系統的控制軟件流程圖見圖2所示。整個系統的軟件由以下程序組成。
初始化程序：對工藝參數及控制要求數據的寄存器置位和相關設定值，通過PLC初始化脈沖和數據傳送指令來完成.
A/D轉換程序：把速度給定信號轉換成數字信號，PLC內部運算后，存儲到指定的存儲單元。
D/A轉換程序：把經PLC運算后的速度數字值轉化為模擬信號，作為伺服系統的速度給定，以控制芯軸電機的速度。
高速計數程序：PLC的計數模塊對編碼器輸出的脈沖進行高速計數，確定芯軸轉速。本程序采用A、B雙相正交上升沿計數，具體對鋁箔長度計數、控制參數的計數設定等。
通信程序：串行口通信程序負責上位機和PLC之間的數據通信，包括數據傳送協議設定，工藝參數設定和有關指令等的傳送等。
手動調試程序：系統在手動調試工作時，對設備各部件單獨動作，確保各器件的正確動作，此時各器件之間沒有聯鎖，謹對專業人員開放。
手動控制系統程序：負責手動時，人工操作電容器元件的繞制。
自動控制系統程序：負責完成整機的全過程自動繞制電容器元件的控制。
故障檢查程序：故障時，PLC保持原狀態，以便使當前的工藝參數有效，并通知上位機記錄設備和元件的實際狀況，同時等待用戶下一步動作。
伺服控制程序：控制伺服電機的工藝參數，包括方向、最高轉速設定、工作方式等。
梯度給定程序：上升梯度與下降梯度設定伺服啟動速度與停止速度。
停機程序：按停機按鈕時，設備按照有關停機程序自動關停電機、閥門、氣缸、電磁閥等機構。
結束程序：END。
4 結論
FX2N型PLC對電容器元件繞制設備的整機控制系統的設計方案符合原廠設備的技術要求，設備經過運行表明：文中提出的設計方法是正確的，設計的硬件電路和控制軟件工作可靠，滿足電容器生產工藝需要。
參考文獻
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
