基于欧姆龙PLC、变频器和触摸屏的推纸器硬件设计与调试

摘 要：本设计是基于欧姆龙的PLC、变频器、触摸屏和传感器而设计的推纸器控制系统，在系统中，推纸器是控制核心，它由三相異步电动机拖动，电动机的正转和反转分别控制推纸器的前进和后退;由变频器控制电动机的转速，从而实现推纸器按给定的变速运动;采用500线编码器测量转速，实现精准定位;整个系统由欧姆龙PLC作为控制器，由触摸屏进行交互和演示。系统有自动和手动功能，手动功能有低速进给、快速进给、工作运行和点动功能，自动功能是推纸器的往复直线运动。

关键词：欧姆龙PLC   变频器    触摸屏     切纸机

一、控制系统工作过程描述

切纸机是印刷和包装行业的常用设备，切纸机的基本动作是通过推纸器把待裁切的材料送到指定位置，然后裁切，控制核心是单轴定位控制系统。本设计来源于工厂里切纸机内部的单轴定位（推纸器控制）系统，按照其工作原理设计的硬件系统，其工作过程如下：

1.初始状态。系统处于等待状态，推纸器处于初始位置，各传感器的状态如下：初始位接近传感器为ON;中间位接近传感器为OFF;旋转编码器无脉冲输出。

2.快进状态。按下启动按钮，推纸器高速（速度V1）快进。

3.工进状态。当运行到中间位接近开关时，推纸器以低速（速度V2）工进。推纸器工进时，PLC将高速计数器的脉冲数与设定数值进行比较，变频器根据比较结果控制输出频率，当接近设定值时给进速度变慢，以减小系统惯性，达到精确定位的目的。

4.加工状态。推纸器定位后进行切纸操作，时间为2S。

5.快退状态。切纸动作完成后，推纸器快速退回。退回到位后重复工作。

本项目基于以上控制过程，使用高速计数器和变频器多段速控制，设计推纸器定位控制系统，实现精准定位控制。要求设计触摸屏控制画面，以控制推纸机的启动、停止和监控系统的工作状态等。

二、硬件选型

三、硬件接线

1.旋转编码器与PLC的连接

旋转编码器A相输入接PLC开关量输入端子0.08、B相输入接0.09、Z相输入接0.03。

2.变频器接线

⑴变频器与PLC模拟量接线。PLC模拟量输出DA的引脚10 OUT I1+接至变频器的FI端，PLC模拟量输出DA的引脚11 OUT1-接至变频器的SC端。

⑵变频器与PLC开关量接线 。PLC开关量输入、输出接线与前面项目相同。

⑶变频器与电动机的接线。变频器输出UVW接至推纸器电动机的UVW端。

四、联机调试

在联机调试过程中，梯形图程序进入监视状态，调试过程如下：

1.接线检查。在变频器和PLC接线完成后，再次检查接线是否正确。

2.通电检查。接线检查完成后，PLC、计算机和变频器通电，检查控制系统有无异常。如果出现异常要立即关闭电源，再次检查接线是否正确，排除故障后再通电。

3.程序下载。将推纸器定位控制系统梯形图程序和触摸屏控制画面下载到PLC和触摸屏中，进入带载监视运行模式。

4.参数设置

⑴输入电压/电流信号设置。本项目选择电流输入。将1号开关拨到上面（ON状态）。

⑵PLC系统设定。 ①模拟量参数设置。通过CX-Programmer软件设定1路模拟量输入是否启用、转换量程和平均值功能。在CX-Programmer[设置]项中的标签“AD/DA”页进行模拟量参数设定，设定好后在线传入PLC中。②高速计数器设置。在CX-Programmer的PLC系统设定中，在「内置输入」设定画面下将高速计数器0设定为「使用」。PLC系统设定的内容包括高速计数器的使用、计数器模式、环形计数最大值、复位方式、数值范围模式等。

⑶变频器设置。①外部启动操作模式：将参数A002设置为“01”。将C001设置为0，把变频器S1输入端子设置为正转;C002设置为1，把变频器输入端子S2设置为反转;C003设置为2，把变频器输入端子S3设置为CF1。②变频器基本/最高频率设置：

将参数A003基本频率设置为50.00，把变频器运行基本频率指定为50Hz;

将参数A004最高频设置为50.00，把变频器最大运行频率设置为50Hz。

5.监视模拟量显示。按下自动启动按钮，通过触摸屏监视模拟量显示情况，观察触摸屏“电机频率”显示，并与变频器设定值比较，在系统运行过程中，观察高速计数器当前值的变化。

参考文献

[1]OMRON  CP1H 可编程控制器、3G3MX-2变频器、NS系列触摸屏用户手册

[2]卢宁，张晋宏. 一种用PLC和旋转编码器测量位置的方法 [J]. 机械工程与自动化. 2007，（04）：154-155

[3]葛付存，基于PLC的高速计数器设计 [J]. 机械工程与自动化. 2012，（06）：157-158

作者简介：曹卓（1983-），女，汉族，辽宁大连人，研究生，高级讲师，研究方向：PLC技术