PLC在自動張力控制器中的應用

1 引言
可編程序控制器隨著其功能和外圍接口模塊的不斷增加，在工業控制場合的應用越來越廣泛，將逐漸取代工業控制中的某些專用設備，從而使控制系統的成本降低、體積縮小、控制方式易于改變。PLC的功能很強，除邏輯運算外還可以完成復雜的數學運算和完善的通信能力，用PLC超強的功能實現自動張力控制可以減少系統的復雜性，提高系統的性價比。
本文介紹了在某外資企業寬幅六色轉移印花機改造過程中，采用歐姆龍CPM2A的計數和模擬輸出功能取代放卷裝置的自動張力控制器的應用。
2 CPM2A可編程序控制器
CPM2A是一種緊湊的、高速度的可編程序控制器，在一個小巧的單元內綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、高速計數器輸入和中斷、脈沖輸出位置控制、模擬量設定、間隔計時器中斷和時鐘功能，以及完善的通信能力等。CPM2A的基本單元有20、30、40或60點I/O端口，有三種輸出方式可選(繼電器輸出，漏型晶體管輸出和源型晶體管輸出)和兩種電源可選(100/240V AC或24V DC)。CPM2A可以外接擴展I/O單元和模擬量I/O單元，CPM1A-DA041就是一個四通道的模擬量輸出單元，其模擬量輸出有電壓型和電流型，其輸出信號范圍完全滿足工業控制的要求，并且輸出端子與內部電路之間采用光耦隔離。
3 放卷裝置自動張力控制原理
轉移印花機的印刷質量，完全取決于放卷和收卷的張力控制，該機器在改造前采用的是手動張力控制，成品率較低，其產品質量完全取決于工人的熟練程度，所以，在整機的PLC控制改造過程中，也對張力控制部分一并改造，為了減少改造費用，選用了歐姆龍CPM2A-60CDR-D型可編程序控制器和CPM1A-DA041模擬量輸出模塊構成控制系統。其張力控制邏輯框圖如圖1所示。

自動張力控制的目的是控制印刷紙運動的線速度一定，據此，當放料軸轉動一圈時，材料行走的距離如下:


由，式中d2及P為已知數，因此，d1的變化可由Pn的計算求得，所以可以將其轉換成4～20mA的模擬信號輸出，送到放大器用以控制離合器、剎車器、馬達，以得到適當的張力。
根據以上原理，選用歐姆龍CPM2A-60可編程序控制器和模擬量輸出擴展單元CPM1A-DA041作為中心控制單元，采用譯碼器檢測測量輪的轉速，采用接近開關檢測放料卷的轉速，通過計算利用CPM1A-DA041輸出模擬信號以控制離合器達到恒線速的目的。其控制接線如圖2所示:

4 控制軟件流程
基于等線速度張力控制原理以及上述分析結果和控制系統接線圖，為了實現張力控制將接近開關的輸入00004設置成中斷輸入(計數模式)，譯碼器輸入00003設置成計數模式，開始前通過撥碼盤輸入P值(d2值固定不變，由程序設定)，并將Pn的值與模擬輸出4～20mA(0000～1770Hex)相對應，即輸出標定。系統軟件流程如圖3所示。
5 結束語
本系統改造投入運行幾年來運行可靠，使產品質量大大提高，取得了很好的經濟效益。