基于PLC和CC-Link现场总线的张力控制系统
日期：2006-4-16 15:41:33 来源：本文摘自《PLC&FA》
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卷绕式镀膜机是真空应用设备中一类应用很广泛的设备，用该设备可在薄膜上镀制铝，也可镀制锌铝等。在此镀膜机的运行中薄膜以给定的速度从放卷辊放出，经中间辊处理，由收辊收取。在此过程中要求对薄膜上的张力进行控制，张力控制的好坏直接影响到成膜的质量，张力控制同膜的跑偏量、暴筋、起皱等现象的发生均有关系，张力控制的不稳定甚至会使膜断裂或缠绕到其他辊子上，因此张力控制在该设备中是一个关键问题[4][7]。由于收、放卷辊的卷径在传动过程中是变化的，随着卷材收卷卷径越来越大，而放卷卷径越来越小，因此张力控制具有一定的难度。本文作者介绍一种基于PLC和CC-Link现场总线的张力控制系统。
我们在设计中采用了以遵循现场总线CC-Link通讯协议的三菱A系列PLC作为控制主机，而放膜和收膜系统采用三菱FX2N系列的PLC作为从站挂在高速总线CC-Link上，充分发挥PLC在处理开关量方面的优势和PLC对于顺序控制的独特优势。真空镀膜机在工作中有许多诸如张力、速度、真空度等大量数据需要监控，良好的人机界面能给操作人员提供极大便利，故我们在系统设计中选用三菱触摸屏A975GOT-TBA-B，触摸屏和PLC之间的接口选用RS-485接口，另外真空系统自动控制中需要的真空仪表数据，而用户指定的真空表系列中没有与CC-Link兼容的真空表，只能提供RS-485接口，故而真空表与PLC之间采用RS-485接口，该系统的现场总线网络简图如图1所示[1][2][3]，图2为放膜系统控制简图。
图1 真空镀膜机CC-Link网络简图
图2 放膜系统控制简图
在图2中，PLC主站是三菱A系列PLC，其响应速度快，信息处理量大。
在放膜系统和收膜系统上采用三菱FX2N-32CCL的CC-Link接口模块作为从站并经FX2N-CNV-BC型FX2N适配器与放膜张力控制器LE-40MTB-E和卷径演算器LE-40MD相连[6][8]，图3为其收膜系统控制简图。
图3 收膜系统控制简图
远程I/O站ST.7和ST.8是真空系统的远程输入模块AJ65BTB1-16D用于采集真空设备各阀门及各种真空泵状态信息。
远程I/O站ST.9和ST.10是真空系统的远程输出模块AJ65BTB1-16T用于输出控制真空系统的各个阀门和真空泵。
远程I/O站ST.11、ST.12、ST.13是显示控制箱的远程输入模块AJ65BTB1-16D用于采集移动小车、蒸发舟7个晶闸管调整器、7个蒸发舟上电情况、送丝电机等状态信息。
远程I/O站ST.14和ST.15是显示控制箱的远程输出模块AJ65BTB1-16T用于输出蒸发系统各个部件的控制信号。
本文主要结合工程具体情况介绍了采用PLC加开放式现场总线CC-Link的镀膜机张力控制系统，该控制系统用于现场生产后达到厂家的要求，经过实际生产运行证明，该系统张力控制稳定，实时性好，运行可靠，实现了镀膜生产的最优控制。
[1] 三菱电机可编程控制器. MELSEC-A. 编程手册(基础篇)
[2] 三菱电机可编程控制器. MELSEC-A. 编程手册(公共指令篇)
[3] 三菱电机. 开放式现场总线
[4] 周志文. 卷绕式镀膜中的张力控制. 机械研究及应用,2003,16(1):48～49
[5] 郭宗仁. 可编程序控制器及其通讯网络技术. 北京:人民邮电出版社,1999
[6] 三菱电机. LE-40MTB-E张力控制器指导手册
[7] 三菱电机. 张力控制手册
[8] MITSUBISHI. Tension Controller Model LE-40MD Instruction Manual
宋晓峰(1978-) 男 博士研究生 研究方向:机电一体化技术。
1 引言
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卷绕式镀膜机是真空应用设备中一类应用很广泛的设备，用该设备可在薄膜上镀制铝，也可镀制锌铝等。在此镀膜机的运行中薄膜以给定的速度从放卷辊放出，经中间辊处理，由收辊收取。在此过程中要求对薄膜上的张力进行控制，张力控制的好坏直接影响到成膜的质量，张力控制同膜的跑偏量、暴筋、起皱等现象的发生均有关系，张力控制的不稳定甚至会使膜断裂或缠绕到其他辊子上，因此张力控制在该设备中是一个关键问题[4][7]。由于收、放卷辊的卷径在传动过程中是变化的，随着卷材收卷卷径越来越大，而放卷卷径越来越小，因此张力控制具有一定的难度。本文作者介绍一种基于PLC和CC-Link现场总线的张力控制系统。
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2 张力控制系统构成
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我们在设计中采用了以遵循现场总线CC-Link通讯协议的三菱A系列PLC作为控制主机，而放膜和收膜系统采用三菱FX2N系列的PLC作为从站挂在高速总线CC-Link上，充分发挥PLC在处理开关量方面的优势和PLC对于顺序控制的独特优势。真空镀膜机在工作中有许多诸如张力、速度、真空度等大量数据需要监控，良好的人机界面能给操作人员提供极大便利，故我们在系统设计中选用三菱触摸屏A975GOT-TBA-B，触摸屏和PLC之间的接口选用RS-485接口，另外真空系统自动控制中需要的真空仪表数据，而用户指定的真空表系列中没有与CC-Link兼容的真空表，只能提供RS-485接口，故而真空表与PLC之间采用RS-485接口，该系统的现场总线网络简图如图1所示[1][2][3]，图2为放膜系统控制简图。
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图1 真空镀膜机CC-Link网络简图
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图2 放膜系统控制简图
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在图2中，PLC主站是三菱A系列PLC，其响应速度快，信息处理量大。
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在放膜系统和收膜系统上采用三菱FX2N-32CCL的CC-Link接口模块作为从站并经FX2N-CNV-BC型FX2N适配器与放膜张力控制器LE-40MTB-E和卷径演算器LE-40MD相连[6][8]，图3为其收膜系统控制简图。
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图3 收膜系统控制简图
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远程I/O站ST.7和ST.8是真空系统的远程输入模块AJ65BTB1-16D用于采集真空设备各阀门及各种真空泵状态信息。
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远程I/O站ST.9和ST.10是真空系统的远程输出模块AJ65BTB1-16T用于输出控制真空系统的各个阀门和真空泵。
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远程I/O站ST.11、ST.12、ST.13是显示控制箱的远程输入模块AJ65BTB1-16D用于采集移动小车、蒸发舟7个晶闸管调整器、7个蒸发舟上电情况、送丝电机等状态信息。
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远程I/O站ST.14和ST.15是显示控制箱的远程输出模块AJ65BTB1-16T用于输出蒸发系统各个部件的控制信号。
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3 结束语
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本文主要结合工程具体情况介绍了采用PLC加开放式现场总线CC-Link的镀膜机张力控制系统，该控制系统用于现场生产后达到厂家的要求，经过实际生产运行证明，该系统张力控制稳定，实时性好，运行可靠，实现了镀膜生产的最优控制。
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参考文献
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[1] 三菱电机可编程控制器. MELSEC-A. 编程手册(基础篇)
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[2] 三菱电机可编程控制器. MELSEC-A. 编程手册(公共指令篇)
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
[3] 三菱电机. 开放式现场总线
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[4] 周志文. 卷绕式镀膜中的张力控制. 机械研究及应用,2003,16(1):48～49
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[5] 郭宗仁. 可编程序控制器及其通讯网络技术. 北京:人民邮电出版社,1999
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[6] 三菱电机. LE-40MTB-E张力控制器指导手册
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[7] 三菱电机. 张力控制手册
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[8] MITSUBISHI. Tension Controller Model LE-40MD Instruction Manual
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作者简介
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宋晓峰(1978-) 男 博士研究生 研究方向:机电一体化技术。
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