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    隨著現代工業經濟的發展，飛鋸機被大量用到工業領域當中：材料、造紙、化工、交通等等。而所用的飛鋸機的性能質量的好壞直接影響到產品的質量問題，從而能夠進一步影響到一個企業的經濟收入和發展壯大。
就目前情況來看，實現飛鋸機的途徑各種各樣，但是，采用PLC來實現飛鋸機，目前在控制領域來講還屬較新的課題，也是一種新的試探。盡管三相交流電源和交流調速在現代工業場合下被大量應用，但交流電機本身存在一些不足和缺陷，最重要的一個原因就是調速性能不如直流電機，而直流電機可以實現無級調速，所以，本系統采用直流電機和直流調速器。

    本系統的可編程控制器采用歐姆龍的CQM1H—CPU51型號的PLC。可編程控制器除了CPU單元以外，作為速度檢測模塊，采用PLB-21模塊。該模塊有兩路信號輸入。另外需要電源IPS02模塊和模擬信號輸出DA021模塊[1]。編碼器采用OMRON E6B2-CWZ6C旋轉編碼器檢測兩個電機的速度和位置[2]。

    調速器作為本系統最重要的核心部分，在整個飛鋸機的設計中占有重要位置，本系統采用歐陸的590P/0015/500/0011/UK/                             ARM /0/0/0型號的直流調速器。

1 飛鋸機的設計原理

    1.1 送膜軸控制原理
    
    送膜：袋長L，生產速度V，減速比N，送膜滾筒周長A

    送膜電機轉速n為：

    n＝N*L*V/A            （1）

    1.2 端封軸控制原理

    端封軸控制原理如圖1所示。端封軸轉動360°完成一個包裝袋的橫向封印及切斷的動作，當端封刀座位于最高點時原點信號S4有效，認為此時端封角度為0°，則端封刀座位于180°時切刀動作，切斷包裝袋。

圖1  端封軸工作原理

    說明如下：

    第一階段：0°～150°，勻加速，端封電機與送膜電機之間進行位置同步。

    第二階段：150°～210°，勻速運行，該階段實現包裝膜的橫向封印及切斷功能，由于刀座在該過程中始終對包裝膜保持壓緊狀態，為了達到良好的包裝效果并防止由于包裝膜被拉斷，必需保證送膜軸的線速度與端封軸的線速度一致，由于端封電機轉動的角度始終保持不變，所以在該階段送膜電機轉動的角度也不變。

    第三階段：210°～360°，勻減速，端封電機已經完成橫向封印及切斷功能，繼續轉動回到原點位置，完成一個周期。

    以上傳感器信號采用E6B2-CWZ6C旋轉編碼器獲得端封軸位置狀態。

2  模擬設計飛鋸機

    2.1 端封電機的速度與位置控制
 
    旋轉編碼器將送膜傳送帶的位置以脈沖的形式輸送給PLC的PLB-21模塊。考慮到啟動端封電機和軟件上所帶來的慣性，提前幾個脈沖將端封電機啟動(根據生產速度等因素來決定提前量)。在這一階段，端封電機將在最短的時間內啟動，實現與送膜電機的位置和速度同步。

    假設：

    啟動端封電機和軟件上的時間誤差 ：0.05s

    生產速度 ：0.1m/s

    送膜滾筒周長 ：0.4m
      
    端封電機加速時間 ：0.5s
      
    端封電機平均速度 ：0.1m/s

    設：脈沖提前量為 ,則滿足：
 
    （2）將以上數據代入上式，可得：
  
    即：提前25個脈沖將端封電機啟動。

    在實際的工程中，需要控制的封膜長度、送膜電機的運行速度以及時間誤差等數據可能會有所不同，因此需要的脈沖提前量也會各有所異。但只要能在產品的精度允許控制之內，根據上式，就能夠調整出足夠精度的脈沖數量。

    PLC根據編碼器的脈沖數目即可發出啟動命令，直流調速器接受啟動命令后啟動封端電機。在經過一段時間后，實現兩個電機的位置與速度同步。在此之后，膜軸的線速度與端封軸的線速度一致，封端電機進行封端操作。接著通過PLC的控制信號，使封端電機正向減速、反向加速、反向減速至停止。

    PLC的脈沖輸入板采用相位差模式環形計數，復位方式采用Z相信號＋軟件。

    PLC設置：DM6611:0000
             DM6643/DM6644:0000
             DM6634/DM6635:0000

    通過這些設置，PLC即可接受編碼器的脈沖輸入。其中，100通道接受送膜電機的脈沖輸入，即對送膜電機的速度和位置進行檢測，200通道接受封端電機的速度檢測信號。在啟動封端電機后，高速計數器將兩個脈沖量進行計數，通過作差得到信號誤差，在根據信號誤差輸出相應的電壓信號。

    PLC的命令輸出：

    PLC采用模擬輸出模塊DA021進行電壓的輸出[ 3]，將電壓信號-10V－+10V傳輸給直流調速器。電壓輸出采用SCL指令實現，但采用此指令前，必須將符號清零（CLC指令）。在本系統中，需采用負電壓輸出，電壓輸出如圖2所示。 

 
    說明如下：

    0－t1：封端電機勻加速至速度最大，在此階段，實現兩個電機的位置和速度同步

    t1－t2：封端電機進行封端操作，封端電機勻速運動

    t2－t3：封端電機實現正向減速

    t3－t4：封端電機實現反向加速

    t4－t5：封端電機實現反向勻速

    t5－t6：封端電機實現反向減速至停止,等待下一周期

    為了能夠滿足進行下一個的操作，需滿足一下要求:

    t6≤3.95s

    2.2 直流調速器的硬件接線和參數設置
    
    直流調速器的使用在整個設計中占據重要位置。它一方面接受PLC的電壓控制信號，一方面根據電壓控制信號，進行直流調速，即對直流電機輸出電樞電流和勵磁電流。

    在正常狀態下，速度給定信號將被連接到“設定值斜坡輸入”端子，即PLC的電壓控制信號連接感到端子A4（模擬輸入3）上。換算本輸入值，從而使：+10V輸入＝最大正向速度給定（＋100%），-10V輸入＝最大逆向速度給定（-100%）。

    另外，還需要對勵磁模式、速度反饋方式、加減速時間、電壓反饋調顯示精度以及爬行處理等參數進行設定。具體設定方法如下:

    勵磁：

    STEUP PARAMETERS:: FIELD CONTROL:: FLD CTRL MODE IS:: VOLTGE STEUP PARAMETERS:: FIELD CONTROL:: FLDVOLTAGE VARS:: RATIO OUT/IN::48%

    反饋方式的選擇：

    SETUP PARAMETERS:: SPEED LOOP:: SPEED FBK SELECT:: ARMVOLTSFBK/ANALOG TACH

    加減速時間設定：

    SETUP PARAMETERS:: RAMPS:: RAMP ACCEL TIME:: 0.04SECS SETUP PARAMETERS:: RAMPS:: RAMP DECEL TIME:: 0.1SECS

    電壓反饋調顯示參數精度：

    SYSTEM:: CONFIGURE I/O:: ANALOG INPUT:: ANIN3(A4):: CALIBRTION:: 1.0000

    電機爬行處理

    SETUP PARAMETERS:: STANDSTILL:: STANDSTILL LOGIC:: ENABLED

    SETUP PARAMETERS:: STANDSTILL:: ZERO THRESHOLD:: 2.00%

    在本系統中，沒有其他的一些特殊要求的程序，不存在對直流調速器進行編程。

3 試驗結果和結論

    在試驗過程中，系統采用兩個直流電機作為模擬飛鋸的控制對象，并對兩個電機的實時速度和位置進行了精確測量，試驗結果基本能夠滿足要求，因為采用的算法比較簡單，所以，離精度很高的控制要求還有一段距離。

4 結束語

    在系統中，采用歐陸的直流調速器和歐姆龍的PLC進行了一次飛鋸機的模擬。用旋轉編碼器進行電機的速度和位置檢測，然后采用PLC的脈沖輸入模塊進行脈沖計數和相應的換算，采用模擬輸出模塊進行控制信號的輸出，并且，采用直流調速器對直流電機進行調速，從而實現飛鋸機的模擬和試驗。參考參考文獻:

    【1】 宋伯生  PLC編程理論算法及技巧  北京：機械工業出版社，2005

    【2】 汪小澄  袁立宏 張世榮  可編程控制器運動控制技術 北京：機械工業出版社，2006

    【3】 曹輝  霍罡 可編程控制器過程控制技術北京：機械工業出版社，2005

    Based PLC and DC Digital Drive to Simulate the Flying Saw
                           

    Zhu Yue     Ren Bo

    Abstract: In this system, we use PLC and DC Digital Drive to Simulate the Flying Saw. PLC give the control signal to this system, and first it is given two back signals, then subtract them each other, then based voltage output module and the error to engender voltage signal to achieve long-distance control.. Otherwise, as the controller of this system, DC Digital Drive is the most important part, it is given the voltage signal from the PLC. it uses speed control way to adjust the speed of the machine, and make two machines synchronization ,by that to simulate the Flying Saw.

    Keywords: PLC; DC Drive; coder; Flying Saw; speed control