Pro-faceGP在印刷行业的应用

［摘要］：［关键词］： 编码器 电机 伺服 pid　现在GP在各个行业的运用越来越广泛，以下就是一个GP在印刷行业中的一个运用。这是一台烫金设备。
设计要求：为配合走纸机烫金，共有5轴精确定位系统，其中3轴纵轴，2轴横轴，要求精确定位，每走950mm要求误差不超过5mm；4轴要求恒转矩运行；12路温度控制，要求温度精确控制在1℃以内。
　　我们在设计本系统中力求做到最先进，最快速，力求做到最好。在经过研究，考虑过各种方案，我们决定采取以下方案：



1． GP
　　采用Pro-face触摸屏，GP2500-TC42-24V，主要性能：10.4英寸TFT彩色显示，640*480，256色，4MB FEPROM，256KB SRAM， 以太网， 扩张SIO， CF卡。
　　
2． PLC
横河：
CPU： F3SP28-3S
编程方法：采用IEC1131-3语言中4种方式(梯形图、指令清单、功能模块图、顺序功能流程图)
控制方法：顺序控制。
程序容量：标准20K步（标准）或32K步。
基本指令：顺序指令处理速度为0.12微秒。
高级指令：传输指令处理速度为0.045 to 01.8us。
程序存储方式：RAM或EPROM。
智能高效的指令：浮点运算功能、通信用字符串功能、PID控制指令等。
　　
电源单元：F3PU20-0N
输入额定电压：交流 100-240伏。
适用于9—16槽基板.
　　
输入单元：32点24V直流输入型F3XD32-3F （一块）。
　　
连接型---扩展连接和连接器必须分别采购。
　　
　　
输出单元：16点2A ,100—240VAC \ 24VDC继电器输出型F3YC16-
0N。
位控单元：8轴控制F3Y18-0N 8轴 499.75Kpps适用于脉冲电机,
3.998Mpps适用于伺服电机。
　　
连接型----扩展连接和连接器必须分别采购。
　　
温度控制单元
　　
输入： F3CT04-1N（4通道热电偶输入,0.5秒扫描周期,4-20mA
连续PID控制）
热电偶方式：K型-200至+1000摄氏度（0.1摄氏度）。
　　
输出：
输出信号范围：电压——+/-10伏（K-2048至2047）
　　
分辨率：1/4096
转换速度：500微秒/通道（转换周期：1次/2毫秒）。
总精确度：+/-1.0%F.S.(0至今5摄氏度)。
绝缘方式：模拟量输入端和FP2内部电路之间采用光偶绝缘方式。模拟输入端和模拟输出端之间采用直流/直流转换器绝缘。
模拟输出：使用共享存储器设定保持/不保
　　
3．伺服驱动系统
　　我们采用性价比较好的松下交流伺服A系统（电机MDMA202、驱动器MDDA203）为2.0KW的中惯量驱动系统，考虑到加工的精度问题，我们可放宽到2.5KW。
以下为松下的技术特点（仅供参考）：

A系列特征：
1.采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500HZ；
定位超调整定时间缩短为以往产品的1/4。
2.具有共振抑制和控制功能：可函盖机械的刚性不足，从而实现高
速定位。
3.具有全闭环控制功能：通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控
制，进一步提高系统精度。
4.具有一系列方便使用的功能：
（1）内藏频率解析功能（FFT）,从而可检测出机械的共振点，便
　于系统调整。
（2）有两种自动增益调整方式：常规自动增益调整和实时自动增
  益调整。
　　个轴。
5.电机防护等级达IP65,环境适应性强。
6.电机可配用多种编码器，适应各种用户需要：
（1）普通型：2500p/r增量式编码器。
（2）高精度型：17位型（217）增量式编码器
（3）特殊型217位型（217）绝对式编码器。
　　
伺服驱动器保护功能列表：
控制电源欠压保护：瞬时停电或电源容量不足引起的电压低下。
过压保护：由于再生引起的转化器电压超过400VDC。
过流保护：变换器的输出电流过大。
过热保护：驱动器内部的功率元件异常发热。
过载保护：驱动起的电流长时间超过额定电流。
再生过载保护：在生能量超过了再生放电电阻的容量。
过速保护：电机速度超出参数设置的上限。
位置偏差过大保护：位置偏差脉冲数超出参数设置值。
偏差计数器溢出保护：位置偏差脉冲量设置超过2的27次方
（134217728）。
绝对位置系统失电：编码器电源故障。
　　
温度控制部分方案
　　
客户要求: 可测量温度范围0----200度, 精度要达 +/-1 度
电阻Pt.100/热电偶+PLC温度模块（模拟量输出+固态继电器）：
采用pid调节控制方式，精度可达+/-0.5。
　　
整个方案就是这样定形之后，开始编写程序，使用触摸屏。
　　
一、触摸屏画面：（仅供参考）
第一幅画面 开机画面，上面是一幅图片，下面4个按钮进行换面切换，切换到不同画面，进行不同的操作。



第一部分
第二幅运行设定画面：


上面轴1-5是手动动作，按住不动，该轴以比较小的速度进行微调。“自动运行无效”按钮按下去变成：“自动运行有效” ，此时，当走纸机给个烫金信号是，各个轴将按步长设定各走各自的步长。如果是“自动运行无效” ，无论有没有信号，各个轴部不动作。
第三幅画面：步长设定画面。
设定各个轴个的走法和步长。


第四幅画面：电化铝设定：
设定电化铝总长，剩余多少报警，显示已走的长度。
还有个“电化铝长度计算无效/有效”按钮。
第五幅：自动速度设定：
根据不同的步长，设定不同的速度：


第六幅：手动速度设定：
    在第二幅画面中，手动调整1-5轴的速度就是通过这个画面来进行设定的。


第七幅画面：伺服电机的加减速时间设定
　　
第二部分
第八幅：加热画面：


上面试12区的各个区的温度，前面是加热指示灯。
下面4个按钮切换到各个不同画面：
夜加热：设定时间，时间到了就开始预热。
电加热区设定画面：设定那一区的控制温度画面。
电加热区域及开关：设定温度加热开关。
第九幅:夜加热：


第十幅：电加热区设定
第十一幅 ：电加热区域及开关



第三部分：报警
第十二幅，报警画面。
提示报警和提示电化铝用完报警。旁边的是伺服报警清除。



二、PLC程序设计：
横河的PLC主要特点是：速度快。温度控制简单方便。
　　　　
第一部分：温度控制：
　　横河有一块模块专门用来控制温度的：F3CU04-1N，4路温度输入，8路模拟量（开关量，可自由切换）输出。通过横河的toolbox软件只要将输入的方式，控制方式，输出方式写到模块里面（自带cpu），做一次自整定之后，然后通过plc对模块的地址进行读写，就可以很简单读温度，设定控制温度，加热/不加热。通过实践；该模块可以将温度控制在+/-0.5℃。
　　
第二部分：伺服控制：
　　通过八轴的温控模块：F3YP18-0N，最高频率：3.998Mpps。由于模块的精度和伺服的精度都比较高，所以通过对模块的操作，设定，能够比较精确的控制伺服电机的运行与停止，能够达到客户的要求。
　　
　　经过调试，整个系统以符合客户的要求。虽然在这个例子中只用到GP的很小一部分功能，其它的大部分功能是在plc里实现的。但是可见触摸屏在这个领域能能够得到更好的运用。