PLC 在超声波布料切割机中的应用

1、引言
　　超声波布料切割机主要用来制作无尘拭布（洁净布），无缝缝润等化纤、尼龙类布料。
　　无尘布是常用于电子产品、光学仪器以及其他在无尘生产环境中制作的零部件清洁用布，无尘布具有柔软、弹性大、易变形以及无脱毛、无崩布边等特点，因此，对该布料对布料的分切加工也有着特殊的工艺要求。
　　超声波布料切割机是针对无尘布的特点，专门设计制造的专用机械。具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。可避免的“激光切割机”存在的切边粗糙、焦边、起球等缺点采用德维森科技(深圳)有限公司开发生产的 V80 系列小型 PLC 为超声波布料切割机提供了一个价格低廉和可靠高效的解决方案。本文从超声波布料切割机的关键技术入手，阐述了 V80 系列 PLC 在超声波布料切割机控制方案中的应用情况。
　　2、关键技术
　　超声波布料切割机有 2 个主要关键技术，一个是超声波产生技术，另外一个是布料的传送和切割技术。超声波布料切割机的工作原理是通过陶瓷振子加电压产生超声波振动，再经增幅放大，使刀头刃具产生高速振动，可用来切割布料，塑料等材料。
　　超声波布料切割机最重要的环节就是实现布料的精确传送以及高速切割。超声波布料切割机每次布料的传送长度要求一致，而且布料的传送和切割速度要求能够达到最快以提高生产效率。同时，在切割时要求不能产生黑边现象。
　　3、系统方案
　　针对超声波布料切割机的特殊工业要求，本文提供了一个价格低廉和可靠高效的解决方案。主传送马达采用步进电机代替伺服电机，切割电机采用交流异步电机。压布挡板的控制，进刀，退刀的控制以及布料的安装等均采用气缸来控制。
　　电气控制采用德维森科技(深圳)有限公司开发生产的V80系列中的M32DR-AC/S以实现所有控制，并通过触摸屏来实现对布料切割长度的设置以及累计产量的统计，机器的启动停止控制也有触摸屏设定完成。
　　M32DR-AC/S 为具有运动控制的小型 PLC，基本配置为 16 个输入点以及 16 个继电器
　　输出点。且带有 2 路单独的速度高达 50KHZ 的 PTO/PWM 输出接口和 2 路全功能（ABZ 三相）的高速计数接口。
　　超声波布料切割机的基本控制流程如下

传统的切割机在切割一次后必须将刀具归位的方式比较，采用 M32DR-AC/S 方案节省了切割刀具的进退刀过程，可实现从左到右切割一次，下次再从右到左切割，大大提高了整体切割速度。
　　由于 V80M32DR-AC/S 的脉冲输出具有速度可任意设置，最多可设置 256 段不同加减速曲线，并且脉冲输出精确，驱动电路抗干扰强，从而保证 V80M32DR-AC/S 精确地控制传送布料的步进电机，切割的交流异步电机以及气缸运动。本系统设定 5 段加减速频率，分别为 2 段加速，2 段减速，1 段高速稳定输出，可设置的最小布料长度在小于 5cm，布料宽度可灵活调整。因此，采用 M32DR-AC/S 的解决方案具有功能强，精度高，成本低，性价比高的特点。
　　V80M32DR-AC/S具有2路高速脉冲输出的功能，脉冲输出具有三种设置功能模块，分别为：普通模式脉冲串输出（PTO）设置(N_PTO_S)；平滑模式脉冲串输出（PTO）设置(B_PTO_S)；多段模式脉冲串输出（PTO）设置(M_PTO_S)；脉宽调制输出功能块为：脉
　　宽调制输出（PWM）设置（PWM_S)；运行功能块为：脉冲输出运行（PLSRUN）。本系统采用多段模式脉冲串输出设置(M_PTO_S)模块，每一段频率脉冲需要5个参数，
　　如果有N段加，减速曲线，则需要N*5个参数。5个参数分别为：第一，起始周期（单位可为ms或者us）频率则为周期的倒数；第二：递进周期T（bit0~bit14 有效，bit15 为递进方向控制位，1 为减，0 为增）；第三：递进间隔脉冲数N，即每隔多少个脉冲，变化一次频率；第四：当前段脉冲数，以这个方式输出的总脉冲个数；第五：方向输出线控制字，是否和外部的方向线绑定输出。我们可以看出，对脉冲输出的控制设置比较清晰，操作简单。V80M32DR-AC/S 具有 2 个通讯接口，都支持 MODBUS 协议，可方便和各类人机界面连接，在本系统中，采用一个 5.7 寸单色屏置切割长度，并且可实现启动，停止的控制以及统计和分析切割产量。
　　4、结论
　　采用 V80 系列 PLC 控制超声波切割机，提高了布料的传送精度和切割速度，通过改进往复切割工艺，大大提高了切割产量。高性价比的 V80 系列 PLC 可以为控制超声波切割机节省大量的电控成本，从而提高了产品的竞争力。