一、 系統(tǒng)硬件改造
分析了電纜管設(shè)備的控制原理后，決定對(duì)原有的提升裝置、卷取收線裝置不做改造，僅在原有控制電路的基礎(chǔ)上，就排線速度控制系統(tǒng)部分進(jìn)行局部改造。改造后的排線速度控制系統(tǒng)由收線轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元、PLC（西門(mén)子s7-224PLC和EM235模擬量控制模塊）及排線控制變頻器等幾部分組成(如圖1所示)。其中收線轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元由光電編碼器完成，光電編碼器將卷取電纜盤(pán)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，輸入到PLC的高速輸入端（如：I0.0），利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)并計(jì)算出電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算出排線電機(jī)需要的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，最后通過(guò)PLC模擬量輸出模塊傳給橫移排線變頻器，從而達(dá)到排線速度的精確控制。改造后的硬件系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附頁(yè)。
二、 橫移排線速度控制的軟件設(shè)計(jì)
首先要對(duì)卷取電纜盤(pán)的實(shí)際速度進(jìn)行實(shí)時(shí)精確的檢測(cè)，進(jìn)而根據(jù)銅管的外徑和橫移排線絲桿的節(jié)距計(jì)算出電纜管排線需要橫移的距離，考慮到橫移排線電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)比，從而得到排線橫移變頻器的給定速度，達(dá)到橫移排線速度的精確控制。
1，電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速檢測(cè)：
由于電纜盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大的特點(diǎn)電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速并不很高，將編碼器與電纜盤(pán)同軸聯(lián)結(jié)減小了減速機(jī)傳動(dòng)上的誤差，確保對(duì)電纜盤(pán)實(shí)際轉(zhuǎn)速測(cè)量的精度。將光電編碼器的脈沖信號(hào)輸入到PLC的高速輸入端口I0.0上, 利用PLC 的高速計(jì)數(shù)功能對(duì)編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)，編寫(xiě)相應(yīng)程序進(jìn)一步計(jì)算出電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
假設(shè)與電纜盤(pán)同軸聯(lián)接的光電編碼器每旋轉(zhuǎn)一周輸出脈沖數(shù)為p，在檢測(cè)時(shí)間為t(s)內(nèi)的計(jì)數(shù)脈沖數(shù)為m，則電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n(r/min)為： n = 60m/pt ①
2，橫移排線電機(jī)的速度控制：
要對(duì)橫移排線速度進(jìn)行精確控制，必須建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型公式。那么首先搞清以下幾個(gè)公式：
(1) 單位時(shí)間內(nèi)卷取電纜盤(pán)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，橫移排線絲桿應(yīng)移動(dòng)一個(gè)銅管外徑φ的距離。φ(mm)為銅管外徑，L(mm)為絲桿節(jié)距,n（r/min）為卷取電纜盤(pán)的轉(zhuǎn)速就可以得到排線絲桿的轉(zhuǎn)速n1（r/min）： n1=n*φ/L ②
(2) 由排線絲桿轉(zhuǎn)速n1（r/min），橫移排線電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)比k,可以得到橫移排線電機(jī)需要的電機(jī)轉(zhuǎn)速n2（r/min）: n2=n1*k ③
(3) 由于橫移排線變頻器根據(jù)U/f曲線控制橫移排線電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速n0以下運(yùn)行，橫移排線變頻器給定0-10v的模擬控制電壓橫移排線電機(jī)轉(zhuǎn)速在0－－n0之間，那么給定電壓為V時(shí)橫移排線電機(jī)的轉(zhuǎn)速n2應(yīng)為： n2=n0*V/10； ④
由于s7-200PLC模擬輸出電壓0-10V對(duì)應(yīng)的控制字為0-32000,對(duì)應(yīng)的排線電機(jī)轉(zhuǎn)速為0－－n0，則PLC排線速度輸出控制字為Vset時(shí)橫移排線電機(jī)轉(zhuǎn)速n2為:
n2=n0*Vset/32000 ⑤
(4) 綜合上述數(shù)學(xué)模型公式不那得出：外徑為φ的銅管卷取時(shí)需要的橫移排線給定速度控制字Vset公式：
Vset=32000*k*φ*n/(n0*L)
其中：k：橫移電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)比
φ：銅管外徑（mm）
n：卷取的電纜盤(pán)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(r/min)
n0：橫移排線電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)
L：橫移排線絲桿節(jié)距(mm)。
3．上述的排線速度公式基本滿足了要求，但有時(shí)可能需要進(jìn)行橫移排線補(bǔ)償，對(duì)此也做了改造。
手動(dòng)橫移排線速度補(bǔ)償仍采用原有的繼電器控制方式對(duì)排線變頻器進(jìn)行加速控制，另外加裝壓臂裝置利用壓臂左右擺動(dòng)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)（接近開(kāi)關(guān)）對(duì)銅管的橫移排線速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)自動(dòng)校正，控制更方便、靈活，控制精度更高。
4．根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想和數(shù)學(xué)模型公式，編寫(xiě)相應(yīng)的PLC程序。下載程序調(diào)試并試運(yùn)行多日，效果明顯。
三、總結(jié)：
經(jīng)過(guò)對(duì)電纜管橫移排線的改造，排線速度得到了有效地控制，解決了卷取速度時(shí)快時(shí)慢，排線間隙時(shí)大時(shí)小的現(xiàn)象，提高了成材率和生產(chǎn)效率，保障了電纜管設(shè)備的正常運(yùn)行。事實(shí)證明：電纜管設(shè)備的排線部分改造是成功的。
附圖1：改造后的排線控制附加原理圖
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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