PLC-APC位置控制技术在盘卷移送机的应用.doc

PLC-APC位置控制技术在盘卷移送机的应用 袁浪，李红侠 （方大特钢科技股份有限公司，南昌 330012） 摘 要：本文介绍了大盘卷移送机的位置APC自动控制原理，对系统的基本要求、程序控制算法进行了描述，并提出了在实际运用过程出现的问题的解决方法。 关 键 词：盘卷移送机；位置APC； Coil Transmission Device to PLC-APC Control Technology Yuan lang，Li HongXia （Fangda Special Steel Technology Co., Ltd， NanChang., 330012） Abstract ：To introduce the position of the machine, automatic control principle of APC the basic requirement of the system and program control algorithm is described, and puts forward the practical application in the process of solving the problems of the party. Key Word：coil transmission device；position APC 盘卷移送机是盘卷生产线上重要的关键设备，其功能是把盘卷从两台加勒特卷取机移送（以下简称盘卷移送机）至步进梁式风冷运输线控制风冷（以下简称步进梁）。盘卷移送机必须在指定的时间内将盘卷的位置自动地控制到预先给定的目标位置上，使控制后的实际位置与目标位置值之差保持在允许的偏差范围之内，从而保证盘卷能够顺利移送至步进梁。 1 位置控制系统 1.1 位置控制的基本要求 由于盘卷机的机械手位置的改变是通过电动机、减速箱来实现的，不同的工作情况下，如机械手上带有盘卷或者空载，由于系统负荷的改变，为获得较短的定位时间和定位精度，最优的速度给定大小是不一样的，图1是本系统采用的速度梯形图，图中的最高速度Vmax是在系统所允许的最大加速度和最大减速度范围之内的，这样既保证设备的正常运行，也满足了生产需要。 图1速度梯形图 为了准确对机械手进行位置控制，必须对位置控制提出以下几点要求： （1）实际电动机输出转矩不得超过电动机和机械系统的最大允许转矩，当机械手载有盘卷时，必须考虑盘卷带来的影响。 （2）控制过程不能产生超调现象，系统应当稳定。 （3）定位时间应最短，以满足生产工艺需要，并且定位精度符合规定的精度要求。. （4）定位超过误差允许范围，系统应能自动调整到目标位置，保证定位误差在系统允许的范围之内。 （5）为了定位准确以及在接卷过程中，机械手不会发生位移，必须采用抱闸。 1.2 基于PLC-APC位置控制系统的基本组成及原理 在盘卷移送的位置控制过程中，盘卷移送机目标行程在PLC内人工设定好，机械手是通过电动机来传动的，所以机械手的位置可借助于与电动机同轴传动的光电脉冲编码器来检测，而高速计数器读入脉冲编码器的码值并传送给CPU，CPU通过坐标计算程序，将脉冲数转换成实际的位置信息。PLC周期性地根据位置设定值与实际位置值进行计算，按照一定规律发出速度控制信号，并输出系统所需要的速度到西门子交流传动装置，控制电机的运行，直到机械手到达预先设定的目标位置后方停下。 图2是PLC控制下的盘卷移送机位置APC控制系统的控制框图： 图2 APC装置控制框图 由图2可知，位置自动控制是一个闭环控制系统。在位置控制过程中，控制对象的位置信号，通过检测对象的位置信息与PLC设定的目标值进行比较，然后根据偏差信号的大小，PLC计算出系统所需要的速度控制信息，由交流调速装置去驱动电动机，对机械手的位置进行调节，这个过程是个循环的过程，直到目的为止。 机械手运行的一个周期中，在初始位置安装有一个高速接近开关，PLC采集接近开关的下降沿信号，用来给初始位置清零，以确保不会因为累计误差影响系统的定位。 2 位置控制量的控制算法与程序 2.1 定位控制算法[1，2] 考虑到机械设备的强度，PLC采样时间以及传动装置的滞后影响，机械手的减速定位过程采用图3所示速度整定曲线进行速度控制。 图3 盘卷机速度整定曲线图 在位置偏差很小的情况下，如果按照理想减速过程所需系统的开环放大系数很大，因此，如果减速点选择的时机不好，则在在到达精度范围时，速度可能还会很高，这就不允许使用抱闸，否则，抱闸是极易磨损的，而如果等速度降下来，则又超过了精度范围，所以必须选择一个准确的减速切换点。 为使在位置偏差的小范围内较小，且等于一个合适的常数k，令,则,于是在目标位置附近，v的变化就不大，可以保证机械手容易进