PLC在自动张力控制器中的应用

1 引言
可编程序控制器随着其功能和外围接口模块的不断增加，在工业控制场合的应用越来越广泛，将逐渐取代工业控制中的某些专用设备，从而使控制系统的成本降低、体积缩小、控制方式易于改变。PLC的功能很强，除逻辑运算外还可以完成复杂的数学运算和完善的通信能力，用PLC超强的功能实现自动张力控制可以减少系统的复杂性，提高系统的性价比。
本文介绍了在某外资企业宽幅六色转移印花机改造过程中，采用欧姆龙CPM2A的计数和模拟输出功能取代放卷装置的自动张力控制器的应用。
2 CPM2A可编程序控制器
CPM2A是一种紧凑的、高速度的可编程序控制器，在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、高速计数器输入和中断、脉冲输出位置控制、模拟量设定、间隔计时器中断和时钟功能，以及完善的通信能力等。CPM2A的基本单元有20、30、40或60点I/O端口，有三种输出方式可选(继电器输出，漏型晶体管输出和源型晶体管输出)和两种电源可选(100/240V AC或24V DC)。CPM2A可以外接扩展I/O单元和模拟量I/O单元，CPM1A-DA041就是一个四通道的模拟量输出单元，其模拟量输出有电压型和电流型，其输出信号范围完全满足工业控制的要求，并且输出端子与内部电路之间采用光耦隔离。
3 放卷装置自动张力控制原理
转移印花机的印刷质量，完全取决于放卷和收卷的张力控制，该机器在改造前采用的是手动张力控制，成品率较低，其产品质量完全取决于工人的熟练程度，所以，在整机的PLC控制改造过程中，也对张力控制部分一并改造，为了减少改造费用，选用了欧姆龙CPM2A-60CDR-D型可编程序控制器和CPM1A-DA041模拟量输出模块构成控制系统。其张力控制逻辑框图如图1所示。

自动张力控制的目的是控制印刷纸运动的线速度一定，据此，当放料轴转动一圈时，材料行走的距离如下:


由，式中d2及P为已知数，因此，d1的变化可由Pn的计算求得，所以可以将其转换成4～20mA的模拟信号输出，送到放大器用以控制离合器、刹车器、马达，以得到适当的张力。
根据以上原理，选用欧姆龙CPM2A-60可编程序控制器和模拟量输出扩展单元CPM1A-DA041作为中心控制单元，采用译码器检测测量轮的转速，采用接近开关检测放料卷的转速，通过计算利用CPM1A-DA041输出模拟信号以控制离合器达到恒线速的目的。其控制接线如图2所示:

4 控制软件流程
基于等线速度张力控制原理以及上述分析结果和控制系统接线图，为了实现张力控制将接近开关的输入00004设置成中断输入(计数模式)，译码器输入00003设置成计数模式，开始前通过拨码盘输入P值(d2值固定不变，由程序设定)，并将Pn的值与模拟输出4～20mA(0000～1770Hex)相对应，即输出标定。系统软件流程如图3所示。
5 结束语
本系统改造投入运行几年来运行可靠，使产品质量大大提高，取得了很好的经济效益。