分析东德机刀控改造实践

1 实践硬件改造

东德程控切纸机电控系统由以下部分组成: (1) 动力驱动部分由主电机、推纸器电机、风机及相应控制电器组成; (2) 显示部分由LED及指示灯组成, 用于显示程序数据, 各种尺寸及运行状态指示等; (3) 安全保护由红外光电保护电路、行程开关及门开关、保险管组成; (4) 尺寸检测及控制部分由旋转编码器、推纸离合器组成; (5) 压纸切纸系统由压纸器、液压泵阀、切纸离合器及行程开关组成; (6) 操作指示部分由键盘、按钮手柄开关组成; (7) 主控部分由单板机及接口电路组成; (8) 电源部分。

经反复周密论证, 确定以下改造方案: (1) 机刀单板机控制系统改用三菱可编程控制器F X 2 N, 作为机刀控制系统核心, 利用其固有功能:数字键盘输入、多路BCD码输出、高速脉冲计数及强大计算功能、大量计数、计时器、中间继电器、数据寄存器等完全满足程序控制切纸机编程要求。 (2) 显示部分采用自行设计与三菱可编程控制器配套七段LED显示电路, 照顾工人操作习惯, 显示方式同原机。 (3) 安全保护采用新型快速空气开关和自恢复保险。 (4) 尺寸检测及压纸切纸系统不变旋转编码器及相关控制信号由P L C采集和给出。 (5) 操作部分键盘重新设计, 采用中文键盘, 增加手动/自动选择按钮, 其他不变。 (6) 动力驱动部分更新老化元件、电源部分严重老化, 全新设计两组D C 2 4 V、A C 5 V电源。

2 键盘输入设计

采用中文键盘, 数字键十个、功能键十五个、操作键四个、备用一个。

机刀操作功能尽可能与原机相近, 如表1。

2.1 手动功能设计

(1) 单尺寸操作: (灯亮) → (灯亮) →输入所需尺寸挡板运行到所需尺寸。 (2) 绝对精度校准操作: (灯亮) →操作挡板低速开关, 后挡板运行到200MM处自动停车→输入实际尺寸→切纸退出校准:恢复挡板低速开关→校准 (灯灭) 。

2.2 自动功能设计

(1) 程序输入→ (灯亮) →输入第一个尺寸 (自动下刀按自动, 不须则按灭灯) →→下一个尺寸重复步骤直至完毕。 (2) 程序调入 (灯亮) →输入程序号 (1-40) →→ (显示程序号及刀数) 。退出:自动退出。 (3) 程序删除 (灯亮) →输入程序号 (1-40) → (显示程序号及刀数为零) 。 (4) 程序检查检查 (灯亮) →→→逐次显示各刀尺寸若须更改当前刀尺寸:→输入新个尺寸→;若须插入尺寸: (灯亮) →→输入新尺寸退出 (灯灭) 。 (5) 程序运行:运行 (灯亮) , 程序自动运行。 (6) 暂停功能: (灯亮) →暂停程序运行。若当前尺寸下刀自动灯亮, 程序自动下刀;自动灯不亮时, 为手动下刀。按 (灯亮) 自动下刀无风, 反之有风。按程序空走一刀, 按可回到上一刀。按回到当前程序第一刀。退出: (灯灭) → (灯灭) 。

3 改造重要的几点说明

3.1 光电保护系统改造

原机光电保护系电路由分离元件组成, 电路复杂, 故障频繁, 重新设计。

3.2 PLC程序编制

程序采用“主程序+子程序”的方法编制, 这样纵然程序长达几千句, 但编制和调试时, 仍可做到有条不紊。且程序正常运行时, 没有调用的子程序将不被扫描, 大大缩短扫描周期, 保证程序快速运行。

3.3 落刀程序

落刀程序分为自动落刀和手动落刀两个程序。有程序控制Y10、Y11输出驱动中间继电器, 其中压紧与否由液压传感器给出信号, 停刀信号利用凸轮和行程开关配合加PLC内部时间继电器给出。

3.4 挡板行走程序

手动时, 转动操纵手柄, 其联动的凸轮和行程开关产生正反向和高低速开关信号输入PLC, PLC输出Y3、Y4、Y5驱动挡板双速电机, 使挡板运动。

自动时, 先传送目标数据, 利用PLC高速计数器指令, 高速比较指令, 在指定位置高速准确断开挡板行走电磁铁, 达到准确停车的目的。

3.5 保存、调出、删除子程序

根据所需保存、调出、删除子程序好计算出要保存、调出、删除子程序地址, 利用块传递即可完成保存、调出、删除工作。

4 误差的校准

程控的切纸机的误差, 关系到整机的裁切精度, 是整个机刀改造的核心问题, 其中包括机械误差、系统误差、电气误差和随机误差。

机械误差主要由驱动螺杆、杆套, 推纸器等机械结构调整消除。

电气误差主要由于电压波动、电器老化、离合器老化及电气干扰造成, 应通过监测电压, 抑制干扰, 加强电路保护并监测误差实时修正来消除。

电气误差实时修正算法 (略) 。

电气误差包括相对误差和绝对误差, 绝对误差由每次开机的误差校正子程序修正。程序: (略) 。

随机误差, 由于随机性不能完全克服, 我们主要实行测量停机位置和目标值的误差, 若超过0.10mm则报警, 误差小于0.1 0 m m才允许下刀, 正常情况下几十或数百刀有一次报警。

改造后程控的切纸机具有的功能和技术指标:车速18厘米/秒, 切纸精度、推纸器精度0.02mm, LED显示程序数据、当前尺寸、落刀方式、剩余刀数等, 中文键盘操作简单。编程部分设有等分编程、示教编程、直接录入和混合编程多种方式, 程控系统具有自动落刀和手动落刀两种方式并有记忆功能, 推纸到位有蜂鸣提示、推纸超差有连续蜂鸣提示。

摘要：本文分四章节详细分析了东德刀控的改造过程, 在改造过程中并指出了一些注意事项和误差校准方法。

关键词：三菱FX2N,硬件改造,键盘设计,误差校准