基于触摸屏和PLC的横切机伺服控制系统

摘要：本文主要介绍了利用触摸屏和PLC实现对横切机的伺服控制，通过对横切机控制系统的研究，联系系统实际的应用背景，制定了横切机控制系统的实现方案。该系统采用二级控制结构，触摸屏负责接受用户界面及订单管理任务。下位机采用台达PLC作为控制系统，用来接收触摸屏发来的加工任务和调试指令，控制KEB变频器完成加工任务。

关键词：触摸屏；PLC；变频器；伺服控制

  LU Qing

College of Automation Engineering, Qingdao University, Qingdao, 266071

Abstract: This paper mainly gives the method of using HMI and PLC to control horizontal cutter machine, through the research of the control system of horizontal cutter machine and combined with the practical background. This system adopted two level control structures; touch screen is responsible for user interface (UI) and the task of order form management. And the lower machine is Delta PLC control system which is used to receive the information like the task of processing and debug command from the touch screen and drive the KEB frequency inverter to complete the task of processing.

Key Words: Touch Screen; PLC; Frequency Inverter; Server Control

       现在横切机已经广泛的应用到包装行业，但是横切机的控制部分要满足非常苛刻的要求，既要实现精确的裁切长度又要满足很高的裁切速度，其难点在于当纸板处于高速运动状态，切刀的动态控制需要极高的运算速度和极高的跟踪性能。传统的变频器控制方式主要有两种：一是通过变频器的操作面板来控制，二是通过变频器的控制端子控制。这两种方式的变频器参数监测都是通过指针式仪器仪表进行各项运行参数的读取，而在这两种控制方式中控制系统和变频器之间信息的交互非常有限，多个参数的读取依赖过个指针式仪表使系统的体积庞大，线路连接复杂，模拟量输入信号又存在易受干扰和传出距离短的问题。

        本文通过对德国KEB公司的飞剪控制系统的研究，探讨了通过PLC去控制德国KEB公司的F5变频器实现横切的方法。可编程控制器(PLC)的使用可对提高控制系统的可靠性控制精度、增强系统的抗干扰能力等起到重要作用，而触摸屏的使用则为整个控制系统提供了良好的人机操作界面，因此二者的联合越来越广泛的应用于工业生产的各个领域。横切机在工作时动作繁多，为保证横切机控制系统的运行并提高其可靠性，采用TouchWin触摸屏和台达公司的DVP系列PLC对横切机的控制系统进行设计。

 

 

 

 

图1 控制系统结构图

        该系统采用二级控制结构，触摸屏负责接受用户界面及订单管理任务。下位机采用PLC控制系统，用来接收触摸屏发来的加工任务和调试指令，控制变频器完成加工任务，检查工料和各个按钮的状态并执行相应的处理，实时测量切刀位置、纸板长度、纸板进给速度，检测变频器参数，实现故障报警等功能。

（1） 触摸屏：TP采用加拿大TouchWin公司TP系列触摸屏，它具有RS232/422/485通讯口，可以与近 30 个厂家的PLC通讯，兼容性极强而且还可以和计算机通讯（开放式通讯协议），基于 Windows98/2000/XP 操作平台下的专用组态软件，界面友好直观。在编程软件中选择好触摸屏和PLC型号后，在其系统设定中选择PLC型号，设置通讯的波特率为 9600bps ；奇偶校验为偶校验；数据长度8位；停止位1位；通讯方式RS-232。

（2） PLC：选用台达DVP-ES系列，编程软件采用WPLSoft2.09。

（3） 变频器：采用德国KEB公司F5系列变频器，该变频器配备有继电器输出和可编程模拟/数字输入及输出端，以及可编程软件输入/输出端，它低速时更大的运行转矩，实现了低速高转矩的无传感器矢量控制；负载下稳定的转速，转矩突变时具有更快的响应速度；当空载运行时更小的电流消耗及电机发热，增强了电机发电运行状态时的机械特性。支持Modbus等多种通信协议。

触摸屏通过RS232接口与台达PLC的8针圆形公座相连，连接方式如表1

表1 PLC与触摸屏连接方式

 

 

 

 

台达DVP系列PLC通过自带RS485接口与变频器相连，连接方式如表2。两个编码器与变频器的两个SUB-D插座相连。

表2 PLC与KEB变频器RS485通讯连接方式