电缆生产线上缆芯扎纱的PLC控制系统.pdf

9 9 9年第 2期 电 线 电 缆 b～ 电缆 生 产线 上 缆 芯 扎 纱 的 P LC控 制 系统 互 - ’c MI 6 0 s ■ ’ _。‘ ⋯ ’ L 西安 理 工 大学 ． 陕 西 西安7 1 0 0 4 8 关 键 词 河 编 程 控 删 器 ； 减 缆 统 ； 畸茂 酞P L 引言艇 言 正 好 了 上 述 端 随着 电 信 事 业 的 蓬 勃 发 展 ， 电 线 电缆 的 生 产 逐 步 走 向 自动 化 ， 如何 开 发 和 设 计 出 高 效率 、 高性 能的 自动化生产线 ， 主要取决于其 控 制 系 统 的 性 能 。本 设 计 主 要 解 决 电缆 生 产 中成 缆 生 产 线 的 缆 芯 扎 纱 问 题 ． 由 于 被 控 对 象 单 一 、 小 型 ， 这 时 若 再 选 用 通 常 普 遍 采 用 的 OMR ON C 系 列 可 编 程 控 制 器 ， 就 显 得 有 些 大 才 小 用 了 ， 而 且 成 本也 比较 高 本 文 采 用 一 种 微 型 可 编 程 控 制 器一 美 国 I P M 公 司 生 产 的 I P 1 6 1 2 2 2 0 A 可 编 程 控 制 器 ， 它 有 1 6 个 输 入 端 ， 1 2 输 出 端 ， 其 最 大 特 点 是 在 1 6 个 输 入 中有 4路 模 拟 量 输 入 端 ， 在 1 2个 输 出 中有 2路 模 拟 量 输 出端 。 这 是 其 它 微 型 P L C 所 投 有 的 ， 这 也 是 其 具 有 较 高 的性 能 价 格 比 的重 要 原 因 之 一 。它 还 设 置 有 R S 2 3 2 C 申 行 接 口 ， 能方 便地 与个 人计 算机 进行 通 信 ， 并 带 有 E P S软 件 包 ， 可 直 接 在 个 人 计 算 机 上进 行 梯 形 逻 辑 图编 程 ， 可 进 行 程 序 下 装 和 离 线 仿 真 。 它 采 用 单 片 式 P I C 结 构 ， 内 部具 有 计 数 、 定 时 、 运 算 等 功 能 ， 其 内 部 结 构 有程 序存 储 器 E E P R OM 、 RAM 、 I P映 象 寄 存 器 和 A／ D 转 换 器 ， 并 采 用 4位 半 数码 显 示 作 为 对 P L C 工 作 过 程 的 数 据 进 行 实 时 监 控 。 在 电缆 生产线 中 ， 缆芯 扎纱 需要 的 直流 开 关 量 点 数 较 少 ， 但 由 于 外 部 设 置 扎 纱 节 距 以及 输 入 成 缆 速 度 ， 并 且 要 对 交 流 电 机 的 速 度 加 以控 制 ， 因此 需 要 模 拟 输 入 端 和 模 拟 输 46 缆 芯 扎纱 系统 缆 芯 扎 纱 是 电 缆 成 缆 前 的 最 后 一 道 工 序 ， 它 包 括 纵 包 前 扎 纱 和纵 包 后 扎 纱 ， 并 采用 双 头 扎 纱 方 式 ， 这 两 个 部 分 可 以 用 一 台 P L C 加 以 控 制 。 根 据 电缆 生 产 工 艺 ， 系 统要 求 扎 纱 节 距 4 0 ～ 7 0 ram ， 手 动外 部输 入 ， 电缆 成 缆 速 度 0 ～1 0 2 1 0 s mm／ mi n， 显 示 输 入 的 启 动 及 停 止 信 号 、 节 距 和 扎 纱 电机 的转 速 、 纱 尽信 号 及 断 纱 信 号 报 警 在 获 取 纱 尽 信 号 时 ． 采用 一 组 红 外 光 电 开 关 ， 将 发 射 端 和 接 收 端 分 别 置 于 纱 盘 两侧 ， 并 调 节 到 台 适 的 位 置 ． 在纱 线快 用 尽 时 ， 红 外 光 电 开 关 发 出 信 号 。 断 纱 信 号也 由红 外 光 电 开 关 监 测 ， 如 图 l所 示 ， 纱 线经 由 一 弹性 元 件拉 起 ， 当纱 断 时 ， 弹性 元 件失 去 了 纱线 向下 拉 的 力 ， 便 在 拉 簧 的作 用 下 缩 回 ， 则 红 外光 电 开关 发 出信 号 。 由 于纱 盘 置 于 圆筒 内 部 ， 而 在 圆 筒 上 开 小孔 安 装 红 外 光 电 开 关 ， 这 样 ， 因为 纱 盘 滚 动 的 速 度 很 高 ， 红外 光 电 开 关发 信 号 也 以很 高 的频 率 变 化 ， 而 此 P I C 没 有高速输入 端 ， 这个信号就难以被接收到 为 解 决这 个 问 题 ， 我 们 设 计 了 以下 电 路 ， 如 图 2 所 示 ， T 为 可 控 硅 ， 当红 外 光 电开 关 发 出信 号 时 ， 三 极 管 P导 通 ， 可 控 硅 门 极 因 加 上 正 向 电 压而 导通 ， 且 一 直 保 持 导 通 状 态 ， 直 至发 出 故障 停 机命 令 ， 使继 电器 J 的 常 闭 触点 断 开 ， 再 将 此 信 号 送 往 P L C 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 1 9 9 9年 第 2期 电 线 电 缆 1 s 9 9年 4月 纱 严 图 2报 警 信 号 镇 定 装 置 系统 硬件 设 计 按 照 设 计 要 求 ， 系 统 硬 件 控 制 框 图如 图 3所 示 ， 电 机 的 调速 采 用 变 频 调 速 系 统 ， 模 拟 输 出 端 输 出 的 4 ～ 2 0 mA 控 制 电 流 送 人 到 变 频 器 F VR- G7 S的 输 入 端 ， 其 输 出 直 接 可 以 控 制 交 流 电机 的转 速 。 匝亘 一 辱 报 警 琦 号 再 一 可■ 程 控 ■ 暑 露 厂 L l 电机 l l 扎 曲 节 臣 l 匡匾叵卜 I 扎 节匪甜● 一 图 3控制 系统框 图 系统 软件 设 计 1 ． 扎 纱 节 距设 定 由精 密 电位 器 手 动 输 入 扎 纱 节 距 ， 节 距 调 节 范 围 为 4 0 ～ 7 0 ram， 纵 包 前 扎 纱 节 距 和 纵 包 后 扎 纱 节 距 分 别 输 入 到 P L C 的 模 拟 输 入 口 ． 其 模 拟 输 入 端 输 入 电压 为 O ～5 V， 相 应 的 数 字 量 为 O ～ 1 0 2 3 ， 扎 纱 节 距 t ． 1 ． 2 由 下 式 表 示 t ． 一 ／ B一 4 0 mm 【 1 式 中 A 是 由 电位 器 输 入 的模 拟 信 号 ． B 为 比 例 系数 V／ mm 。在 显 示 方 式 开 关 和显 示 内 容 开 关 的 控 制 下 ， 扎 纱 节 距 可 在 显 示 器 上 显 示 出 来 。 2 ． 缆 速 计 算 缆 速 为 0 ～ 1 0 21 0 a mm／ mi n， 由速 度 传 感 器 测 取 ， 并 输 入 到 P I C 的 模 拟 输 入 口 ． 模 拟 输 出 4 ～ 2 0 mA 对 应 的 输 出 数 字 量 为 8 1 9 ～ 4 0 9 5， 4 r n A 对 应 的输 出 为 8 1 9 由输 入 的数 字 量 为 0 ～ 1 0 2 3 ， 输 出 的 数 字 量 为 8 1 9 ～ 4 0 9 5 ， 交 流 电 机 转 速 为 0 ～ 1 4 2 0 r ／ mi n ， 可 以 算 得 转 速 当量 D 为 ， 一 4 0 9 5 8 1 9 ／ 1 4 2 0 2 ． 3 1 r ／ mi n 2 对 于 双 头 扎 纱 扎 纱 电 机 的 转 速 为 m 一 1 ． 2 ． ／ 2 t r ／ rai n 3 式 中 为 电缆 线 速 度 ， mm／ mi n。 I P- 1 6 1 2 PLC 内部 设 置 了 一 十 特 殊 的 寄 存 器 ， 用来 寄存 除法 后 的余 数 ， 可 以 利 用 这个 寄 存 器来 提 高运 算 精 度 。对 于 第 一 部 扎纱 电 机 的 转 速 来 说 ， 将 由式 3 所 得 到 的 整 数 部 分设 为 ， 则余 数部 分 为 一 ． 2 ， 设 的 小 数 部 分 为 用 电 机 转 速 的 数 字 量 』 v 一 1 ， 2 来 表 示 转 速 ， 则 第 1部 扎 纱 电 机 转 速 的 数字 量 Ⅳ 为 N 一 [ 1 0 0 1 D ／ ] o o ] 8 1 9 4 同 理 ， 可 以得 到 第 2部 扎 纱 电 机 的 转 速 Ⅳ 3 ， 控制 系统软件框图 本 缆 芯 扎 纱 控 制 系 统 采 用 一 台 P L C 控 制 两 部 电 机 的 转 速 ， 由 于 测 量 缆 速 的 速 度 传 感 器 所 测 得 的 信 号 加 杂 着 干 扰 ， 此 信 号 在 控 制 电机 转 速 时 ， 将 使 电机 转 速 不 稳 ， 因 此 ， 我 们 在 软 件 中施 加 滤 波 ， 即 对 缆 速 信 号 进 行 多 次 采 样 后 ， 取 其 平 均 值 ， 这 样 ， 电 机 的 转 速 就 j7 ‘ 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 t 9 9 9年第 2期 电 线 电 缆 1 9 9 9年 4月 比较 稳 了 。图 4是 缆 芯 扎 纱 软 件 控 制 的 流 程 图 ， 图 中 X 和 X是 输 入 信 号 它 们 状 态 决 定 着 显 示 不 同 的 扎纱 节 距 和 电机 转 速 。 图 4控制系 统软 件流 程图 结束 语 电 缆 生 产 线 的 控 制 系 统 中采 样 了可 编 程 控 制 器 ． 使 得 控 制 系 统 简 单 可 靠 性 高 、 体 积 小 、 维 护 方 便 并 且 也 能 很 方 便 地 修 改 控 制 过 程 此控 制 系 统被 应用 于 电缆 成 缆设 备 的 缆 芯扎 纱 系 统 中 ， 收 到 了 良好 的 效 果 ， 事 实证 明 此 方 法 是 很 成 功 的 ， 它 使 性 能 价 格 比 达 到 了 最 优 。 参考文 献 1 朱 善君 等． 可缩程 序控制 系统原 理 应 用和维 护． 北 京 清华 学 出版社 、 1 9 9 2 2钟肇新彭侃编 译． 可编程控 制器原 理盈 应用 第 二 版 ． 广 州 华 南 理 工 尢 学 出 版 社 ， i 鲫 1 3耻 文学华熔编 著微 机 可编程 序 控制 器 原 理． 使用 l髓应用 宴倒． 北 京 ； 电 子工业 出版杜 1 9 9 3 4聿晓明 陈万 国． 可编 程序控 制器在 火 电厂 翻车机 卸煤 系统 中 的应 用． 基础 自动化． 1 9 9 5年 5 5 I P 1 6 1 2 P L C应用 盈编程 拄巧 美 国 I P可编 程控 夤 I 器 中 国技 术报 般务 中心出版 ， 1 9 9 1 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’ 上接 第 4 3页 结 论 本 文 虽 只列 举 了一 种 交 联 聚 乙 烯 的 试 验 数 据 ， 实 际 上 检 验 中 心 对 国 内外 几 种 交 联 聚 乙 烯 或交 联 聚烯 烃 绝 缘 线 芯 进 行 了长 期 热 老 化 试 验 ， 结 果 是 推 算 的 寿命 评 定 均 在 4 0 ～ 6 0 y 年 范 围 内 。 核 电站 用 1 EK3电缆 主 要 种 类 有 电 力 电 缆 、 控 制 电缆 、 仪 器 仪 表 电缆 以及 热 偶 电缆 等 品种 ， 这 些 电 缆 的 使 用 寿 命 要 求 相 同 ， 电力 电 缆 的 实 际 使 用 温 度 有 可 能 长 期 接近 9 O。 C， 其余 电缆均低于 9 O。 C， 因此寿命 评 定 为 5 7 ． 5年 对 所 有 种 类 电 缆 都 是 安 全 的 。 舍 理 用 能 ， 雾 琵 可 掳 锈 发 展 48 俜 护 环 镌 ， 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 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