V80系列PLC在超聲波布料切割機中的應用

摘要：本文介紹了V80系列PLC在超聲波切割機中的應用情況，重點闡述了V80系列PLC控制步進電機以及靈活變成方式。

關鍵詞：PLC、超聲波切割機，步進電機，異步電機

相關設備和行業：紡織機械

1、引言：
　　超聲波切割機用于加工化纖、尼龍類布料，主要用來制作無塵拭布（潔凈布），無縫縫潤等產品。
無塵布是常用于電子產品、光學儀器以及其他在無塵生產環境中制作的零部件清潔用布。無塵布柔軟、彈性大、易變形。在使用中不能出現脫毛、崩布邊等要求。由于該布料有著特殊的使用要求，所以對布料的分切加工也有著特殊的工藝要求。
超聲波切割機是針對無塵布的特點，專門設計制造的專用機械。具有切口光滑、牢靠，切邊準確，不會變形，不翹邊、起毛、抽絲、皺折等優點。可避免的“激光切割機”存在的切邊粗糙、焦邊、起球等缺點。
作為國內技術力量最強的PLC研發和生產廠商——德維森科技(深圳)有限公司和廠商一起從電氣控制到工藝，為廠商提供了解決方案。

2、超聲波切割技術
　　超聲波切割機主要有2個技術問題，一個超聲波的產生，另外一個就是布料的傳送控制，切割。超聲波主要是通過陶瓷振子加上電壓產生超聲波振動，再經增幅放大，使刀頭刃具產生高速振動，可用來切割布料，塑料等材料。作為超聲波切割機中最重要的一環就是實現布料的精確傳送以及高速切割。切割機要求每次布料的傳送長度一致，并且為了提高生產效率，對布料的傳送和切割速度有要求。并且在切割時要求不能產生黑邊的現象。由于切割機的需要非常大，所以對成本控制也比較嚴格。

3、德維森的超聲波切割機解決方案
　　德維森公司針對前面提到的問題，提出了一個價格低廉和可靠高效的解決方案：
對主傳送馬達，我們采用普通的步進電機代替伺服電機，對于切割電機，采用普通的交流異步電機。其他壓布擋板的控制，進刀，退刀的控制以及布料的安裝等均采用氣缸來控制。
電氣控制采用V80M32DR-AC/S就可以實現所有控制，并帶一個簡單的觸摸屏來實現對布料切割長度的設置以及累計產量的統計并實現機器的啟動停止控制。
　　V80M32DR-AC/S為德維森科技推出的帶運動控制的小型PLC，具有16個輸入點以及16個繼電器輸出點。并且帶有2路單獨的速度高達50KHZ的高速PTO/PWM輸出單元。并有2路全功能（ABZ三相）的高速計數功能。

　　切割機的控制流程如下：

　　從上述工藝我們可以看到，和傳統的切割機比較，我們節省了切割刀具的進刀退刀的過程，另外我們的刀具切割，可實現從左到右切割一次，下次可實現從右到左，而不是有的機器，切割一次以后，必須將刀具歸位的做法，大大提高了整體速度，所以我們的解決方案具有功能強，精度高，成本低，性價比高的特點。對于布料的長度設置，我們可最小設置布料長度在5cm以下，布料寬度可靈活調整。
采用V80M32DR-AC/S小型PLC，單機可實現對傳送布料的步進電機，切割的交流異步電機，以及氣缸的控制。由于V80的脈沖輸出具有速度可任意設置，最多可設置256段不同加減速曲線，并且脈沖輸出精確，驅動電路抗干擾強的特點，保證了布料傳送的精確和快速。在本系統中，我們設定了5段加減速頻率，分別為2段加速，2段減速，1段高速穩定輸出。
　　V80脈沖輸出功能塊程序編寫的簡要介紹。V80帶S型的PLC具有2路高速脈沖輸出的功能。脈沖輸出具有三種設置功能模塊，分別為：普通模式脈沖串輸出（PTO）設置(N_PTO_S)；平滑模式脈沖串輸出（PTO）設置(B_PTO_S)；多段模式脈沖串輸出（PTO）設置(M_PTO_S)；脈寬調制輸出功能塊為：脈寬調制輸出（PWM）設置（PWM_S)。
運行功能塊為：脈沖輸出運行（PLSRUN）
　　我們這里需要用到多段模式脈沖串輸出設置(M_PTO_S)模塊，每一段頻率脈沖需要5個參數，如果有N段加，減速曲線，則需要N*5個參數。5個參數分別為：第一，起始周期（單位可為ms或者us）頻率則為周期的倒數；第二：遞進周期T（bit0~bit14 有效，bit15 為遞進方向控制位，1 為減，0 為增）；第三：遞進間隔脈沖數N，即每隔多少個脈沖，變化一次頻率；第四：當前段脈沖數，以這個方式輸出的總脈沖個數；第五：方向輸出線控制字，是否和外部的方向線綁定輸出。我們可以看出，對脈沖輸出的控制設置比較清晰，操作簡單。
PLCV80PLC具有2個通訊接口，都支持MODBUS協議，可方便和各類人機界面連接，在本套系統中，采用一個5.7寸單色屏，實現一個啟動，停止的控制，并且可設置，切割長度的設置，并實現對切割產量的統計和清除。
　　V80系列PLC整個系統的寬溫和寬電源供電設計使其可以在任何惡劣的環境中游刃有余，另外V80全系列產品都通過了CE認證，也為用戶產品的出口打下了良好的基礎。

4、結論：
　　通過采用V80PLC來控制超聲波切割機，提高了布料的傳送精度，提高了切割速度，并且改進了切割工藝，大大節省了成本并提高了切割產量。并且V80系列的PLC以其高性價比直接為客戶節省了大量的電控成本，提高了產品的競爭力。