一、 生產(chǎn)工藝介紹：
此生產(chǎn)線系統(tǒng)由五個部分組成。送料機、校頻機、切板機、皮帶部分和堆放成品部分。原材料卷板(約3-5毫米后的鋼板)經(jīng)送料機壓平后送料，經(jīng)過四米長地坑緩沖后進入校頻機定位，定位完成后切板機裁切成成品后經(jīng)皮帶送出包裝。
操作人員可以通過手動啟動、停止各部分電機。自動運行中，地坑中的光電開關(guān)根據(jù)鋼板下垂程度來通斷送料機，以便和校頻機速度相匹配，操作人員通過文本顯示器輸入每刀長度與刀數(shù)。系統(tǒng)按所設(shè)定的運行，節(jié)距一般為2米，精度要求5mm之內(nèi)。速度要求每分鐘8張左右。
二、 工藝數(shù)據(jù)和分析：
1. 工藝數(shù)據(jù)情況
送料機功率：7.5Kw；
校頻機減速點機功率：3.7Kw ； 減速比：15：1；
切板機電機功率：4Kw；
皮帶傳送電機功率：3.7Kw；
校頻機滾軸直徑：108mm；
編碼器解析度：500ppr；
送料機速度：25m/min；
切板機速度：60次/min；
原料鋼板厚度：3mm； 寬度：小于 460mm；
緩沖地坑：4米長，3米深。
2. 傳統(tǒng)的實現(xiàn)方法及其缺點:
一般此類設(shè)備采用直流調(diào)速系統(tǒng), 系統(tǒng)笨重,耗電量大,調(diào)試複雜,維護成本很高,在定位控制上面,采用讀取行程開關(guān)信號后預(yù)減速配合氣壓制動的定位方式,剪切效率很低,誤差較大,隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展和變頻調(diào)速器的技術(shù)的提高, 更先進和更快速的分剪成為可能;
三、 臺達(dá)的控制方案
〈一〉總述
采用文本顯示器TP02G作為指令和數(shù)據(jù)上行下達(dá)的窗口；人機界面和DVP14ES00R通訊，數(shù)據(jù)和指令經(jīng)過PLC控制現(xiàn)場設(shè)備；本系統(tǒng)采用 編碼器、PLC、變頻器來完成定位達(dá)到要求。采用500PPR的臺達(dá)編碼器與滾軸直連來準(zhǔn)確檢測記數(shù)位置。采用3.7Kw減速比為15：1的減速電機來驅(qū) 動校頻機。用電磁抱閘來克服定位完成時鋼材的慣性運動。在這樣的定位系統(tǒng)中,我們采用動態(tài)PID連續(xù)定位算法,這是我們自創(chuàng)的算法,這使得處于速度模式的 變頻器可以控制異步電機非常準(zhǔn)確的定位,在這種算法下,變頻器的給定轉(zhuǎn)速處于動態(tài)狀態(tài),由PLC的RS485接口與變頻器通訊完成，以低成本方式取代原來 需要交流伺服才能完成的功能,實現(xiàn)了準(zhǔn)確的節(jié)距控制；現(xiàn)場設(shè)備的各類信號反饋到PLC，實現(xiàn)安全控制；
〈二〉關(guān)于本控制方案的數(shù)據(jù)計算
滾軸直徑為108mm，周長為3.1415*108=339mm。編碼器采用2倍頻計數(shù)，那么編碼器計數(shù)的精度為339/1000=0.339mm。
切板機每切一次的時間為1s，滾軸帶動原料要求以30m/min的速度可以滿足要求：按每塊加速到速度時間2s，減速到0時間2s計算。一 分鐘內(nèi)有60-8-4*8=20s在高速運行。一分鐘內(nèi)運行距離：20*30/60+30*4*8*0.5/60=18m，可以滿足每分鐘 2*8=16m的要求。
PLC的計數(shù)頻率：（30*1000/0.339）/60=1475HZ<3KHZ。用臺達(dá)ES系列的PLC可以滿足要求。
采用額定轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分、15的減速比的減速電機，速度：1450/15=96轉(zhuǎn)/分。滾軸軸徑108mm。線速度：3.1415*108*96/1000=32.7米/分。大于上面計算的速度30米每分。因此是可以滿足要求的。
設(shè)定的參數(shù)和PLC自動修正的數(shù)據(jù)存放于PLC的掉電保持區(qū)（EEPROM AREA），可以保證數(shù)據(jù)不會丟失；人機界面具備電池后備數(shù)據(jù)保持區(qū)（64K BYTE），可以存放重要的過程歷史數(shù)據(jù)；同時人機界面對PLC的數(shù)據(jù)作二次處理，如報警記錄和顯示等；可根據(jù)客戶的要求進行設(shè)計。
〈三〉設(shè)備控制方式
設(shè)有各個部分電機操作按鈕及急停按鈕，有手動、自動選擇，人機界面（文本顯示器）放置與現(xiàn)場，方便隨時操作、更改參數(shù)；
PLC放于現(xiàn)場，減少電纜敷設(shè)量，同時縮短人機界面與PLC的通訊距離，提高通訊可靠性；
變頻器和變、配電設(shè)備放置與信號設(shè)備遠(yuǎn)離，盡量減少信號設(shè)備與控制柜之間距離，防止強電對信號干擾，提高精度。
〈四〉電器配電柜說明
1． 配電系統(tǒng)對各回路均單獨控制，設(shè)計有循環(huán)風(fēng)冷、和備用電源，備用按鈕，指示，檢修方便，改造方便；
2． 現(xiàn)場電源和聯(lián)鎖電源以及低壓供電系統(tǒng)均設(shè)計有空氣開關(guān)，防止電源短路的互相影響；
3． 五線三相供電，配電柜中性線和地線分開有利于抗干擾和操作人身安全；
〈五〉現(xiàn)場客觀情況分析
所采用的矢量變頻器、15減速比電機和電磁抱閘來阻止定位完成后材料的慣性以及后面送料機對材料的沖力，是可以滿足精度要求的。影響精度的因素 很多，有編碼器的干擾，電機與連軸器間的箭隙，連軸器的背隙，編碼器與連軸器的間隙，原料與滾輪間的運動時和停止時的打滑等等。理論上的精度是極高的，為 了提高精度，除了用高精度編碼器，矢量型變頻器，電磁抱閘外，還必須提高連軸器的背隙，增加原料與滾軸間的摩擦等等。
為了使送料機與校頻機的速度想適應(yīng)，可以在之間挖地坑的方法實現(xiàn)。送料機以16m/s的速度送料。校頻機以2m為一塊板切割。則要求留足2m的 余量。若挖3米長，2米深的地坑，剛好可以滿足2米的余量滿足速度匹配。但實際鋼板是不可能拉到水平的，也不能接觸到地坑底部。并且地坑底部還得裝一對光 電開關(guān)。那么挖一個4米長，3米深的地坑可以滿足要求。
四、 需要重要元器件
所選用的重要元器件有：
序號 | 名稱 | 型號 | 數(shù)量 | 產(chǎn)地品牌 |
1 | 減速電機 | CV3700-15S | 1臺 | 臺灣城邦 |
2 | 變頻器 | VFD055B43A | 1臺 | 臺灣臺達(dá) |
3 | 剎車電阻 | BR500W100 | 1個 | 臺灣臺達(dá) |
4 | PLC | 14ES00R | 1臺 | 臺灣臺達(dá) |
5 | 編碼器 | ES3-05CG6941 | 1個 | 臺灣臺達(dá) |
6 | 文本顯示器 | TP02G | 1臺 | 臺灣臺達(dá) |
7 | 開關(guān)電源 | S-100-24 | 1個 | 臺灣明緯 |
1． 變頻器選擇臺達(dá)VFD-B系列，臺達(dá)電子集團是全球電力電子大公司，該公司的產(chǎn)品具有極高的性能價格比，并且具備優(yōu)良的產(chǎn)品服務(wù)體系，在全國，其變頻器產(chǎn)品享有良好的聲譽，在中小功率段變頻器產(chǎn)品市場占有率較高；
2． 人機界面選擇臺達(dá)TP02G系列，該產(chǎn)品外觀精美，開發(fā)使用及維護簡單且高可靠性，目前同類產(chǎn)品中市場占有較高的地位，其強大的編程軟件功能使她能完全適合本系統(tǒng)；
3． 各類低壓開關(guān)、接觸器、按鈕選擇性價比較高的浙江正泰產(chǎn)品；光電開關(guān)，電磁抱閘選用國產(chǎn)產(chǎn)品；
4． 開關(guān)電源選擇臺灣明緯S-100-24；
5． 編碼器選用高精度，高可靠性臺達(dá)編碼器產(chǎn)品；
五、 達(dá)到的效果
1. 采用以上主要元器件和方案，做成的系統(tǒng)可以達(dá)到的效果：有一個1200mm高、1000mm寬、800mm深左右的柜子。操作臺上有手動/自動選擇開關(guān)， 急停按鈕，各個電機的啟動、停止按鈕，各個電機運行指示燈，文本顯示器，電磁調(diào)速控制旋鈕。用戶按設(shè)定的每刀長度和刀數(shù)可以選用手動方式：啟動一次校頻 機，運行一次鋼板長度定位，啟動一次切板機裁切出一個成品，依此手動方式一次切一個成品。采用自動方式：先手動讓原料送到位，手動切第一刀后自動切板。原料切完，可以依次停止個電機。在自動運行中，地坑下的光電開關(guān)可以檢測到地坑中材料的余量，來自動控制送料機的起停。
2. 具有短路，過載，缺相等保護功能和故障報警功能。
3. 達(dá)到分剪精度5毫米。
4. 目前此系統(tǒng)正在成都天回鎮(zhèn)天意剛才庫房分剪生產(chǎn)線實施中。
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