一、前言
隨著包裝行業(yè)的迅速發(fā)展，包裝生產(chǎn)效率逐年提高，作為包裝行業(yè)關鍵的機型——橫切機，在控制系統(tǒng)上也要求越來越苛刻，既要實現(xiàn)精確的裁切長度又要滿足很高的裁切速度，其難點在于當物料處于高速運動狀態(tài)時，切刀的動態(tài)控制需要極高的運算速度和極高的跟蹤性能。傳統(tǒng)的變頻器控制方式主要有幾種：一是通過變頻器的操作面板來控制，二是通過變頻的控制端子控制。這兩種方式的變頻器參數(shù)檢測都是通過指針式儀器儀表進行各項運行參數(shù)的讀取，依賴多個指針式儀表使系統(tǒng)的體積龐大，線路連接復雜，維護困難，參數(shù)設置也麻煩。
二、系統(tǒng) 組成
結合工藝要求，現(xiàn)采用HMI+H2UPLC+匯川高性能變頻器作為主控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用二級控制結構，觸摸屏負責接受用戶指令及監(jiān)控當前系統(tǒng)狀態(tài)，觸摸屏的使用則為整個控制系統(tǒng)提高了靚號的人機操作界面。下位機采用PLC控制系統(tǒng)，利用PLC響應各種加任務和調(diào)試任務，控制伺服，變頻器完成加工任務。采用此系統(tǒng)可提高整個控制系統(tǒng)的可靠性。對提高控制精度和增強系統(tǒng)的抗干擾能力等起到重要作用。
三、產(chǎn)品功能
在實現(xiàn)橫切功能時，對于當前速度、長度等各種參數(shù)的運算要求速度快，以達到系統(tǒng)控制的精準，并做出快速響應。匯川的H2U系列PLC采用的是32位的CPU，使復雜的功能指令速度更快，浮點數(shù)運行指令僅需32US。
匯川H2U系列的PLC具有實時更改當前脈沖發(fā)送量的功能，當采用色標定位時，可以實現(xiàn)即時更改脈沖發(fā)送數(shù)。例如：當色標信號觸發(fā)PLC中斷，馬上將當前執(zhí)行的高速脈沖指令目標脈沖只更改為當前已發(fā)送脈沖數(shù)+檢測到色標還往前脈沖數(shù)。這樣不經(jīng)過掃描周期達到色標到后往前一段長度的目的，大大提高了控制的精度。
匯川變頻器的底層模塊是高性能電機控制模塊，它包含V/F、無速度傳感器矢量控制（SVC）和矢量控制（VC），主要完成對電機的高性能控制與全方位保護，它可以通過模擬量通道、PWM脈沖，MODBUS通訊等方式來控制變頻器頻率，還可以通過編碼器接口，進行閉環(huán)矢量控制。
四、基于匯川高性能變頻器與H2U PLC控制的方案
根據(jù)工藝要求，同時結合龍灣機械提出的功能，在保持原有系統(tǒng)具有的功能時，將送料及輸料帶連接在PLC上，通過PLC來控制橫切機的每個環(huán)節(jié)。
送料端，利用磁粉離合器實現(xiàn)張力控制，通過角度電位計將0~10V的模擬心海傳給屬兔PLC的3A卡的模擬量輸入端，PLC通過當前卷徑，自動調(diào)節(jié)3A輸出的模擬量0~10V，以此達到控制送料端的張力大小穩(wěn)定。
送料系統(tǒng)，使用者通過觸摸屏輸入送料長度及速度，之后由PLC計算發(fā)送響應的頻率及脈沖量。
切刀系統(tǒng)，切刀變頻器根據(jù)送料速度做出變化，當送料定位一旦完成，變頻器馬上驅(qū)動切料馬達切料，切刀下限位導通時反轉(zhuǎn)回刀，直到上限位道通后，伺服拉料進行下一動作。
輸送系統(tǒng)，通過參數(shù)設定每張料的間隔距離，能結合每個送料速度，PLC自動計算調(diào)制接料變頻器的運行頻率。
接料系統(tǒng)，按HMI上設定的參數(shù)要求，自動接收了設定張數(shù)后下降設定的位置。同時插標也在設定的張數(shù)后做出插標動作。（整個控制圖如下：）
PLC控制變頻器頻率可采用三種模式：模擬量，通訊，PWM
1、采用模擬量控制：
匯川PLC通過模擬量模塊H2U-4DA，將各融到的模擬電壓分別傳送到變頻器控制端子，根據(jù)設定變頻器的最大頻率famx與最小頻率fmin則與PLC模擬量0~10DCV形成線性的比例關系。從而達到PLC控制變頻器頻率的功能。該控制方式成本較高，但響應速度比較快，抗干擾性強。
2、采用通訊控制
匯川PLC具有兩個通訊口，一個通訊口可以鏈接觸摸屏，另一個可以作為MODBUS主站與變頻器通訊。通過RS485接線，利用PLC發(fā)送通訊指令，修改變頻器當前運行頻率。該控制方式，利用匯川PLC則不需要額外增加費用，但采用通訊方式控制有一定的距離限制，抗干擾能力視現(xiàn)場情況而定，同時，采用通訊控制具有一定的延時。
3、采用PWM脈沖控制
利用高速脈沖輸出點，可以通過按發(fā)送一定周期的脈沖，修改脈沖的占空比，與變頻器設定的最大，最小頻率相對應。匯川變頻器具有PWM脈沖控制變頻器頻率的功能。變頻器通過設定的時間 ，對接受到的脈沖占空比進行檢測運算，相應修改當前頻率。
匯川H2U系列的PLC自帶三軸脈沖控制及倆個兩個通訊口，PLC用高速脈沖輸出控制伺服速度及長度定位，送料變頻及輸送變頻器采用PWM脈沖控制頻率，切刀變頻器則可以通過電位器設定頻率。
五、系統(tǒng)配置清單
H2U-16161MT 1臺 H2U-3A卡 1個 HMI 1臺 匯川變頻器 3臺