摘要：傳統(tǒng)的剪折機(jī)是以儀表顯示為主，采用單板機(jī)等嵌入式專用系統(tǒng)實現(xiàn)控制，商標(biāo)長度通過機(jī)械調(diào)節(jié)。為了市場需求和自身發(fā)展要求，應(yīng)用PLC和變頻器以及觸摸屏等通用電氣自動化平臺技術(shù)開發(fā)全自動化剪折機(jī)，是剪折機(jī)設(shè)備廠家的迫切需求。
引言
剪折機(jī)是服裝、鞋類等行業(yè)的商標(biāo)加工類設(shè)備。剪折機(jī)用于帶狀商標(biāo)剪切和折燙成型加工，首先通過切刀對商標(biāo)進(jìn)行冷切或者熱切，然后經(jīng)過模具對剪切完成的商標(biāo)進(jìn)行各種形狀的折燙，可以實現(xiàn)對商標(biāo)的切片、兩邊折、對折、中間折等，實現(xiàn)帶狀商標(biāo)加工。自動剪折機(jī)外觀如圖1所示。模具和各種剪折方式如圖2所示。
傳統(tǒng)的剪折機(jī)是以儀表顯示為主，采用單板機(jī)等嵌入式專用系統(tǒng)實現(xiàn)控制，商標(biāo)長度通過機(jī)械調(diào)節(jié)。為了市場需求和自身發(fā)展要求，應(yīng)用PLC和變頻器以及觸摸屏等通用電氣自動化平臺技術(shù)開發(fā)全自動化剪折機(jī)，是剪折機(jī)設(shè)備廠家的迫切需求。
圖1 自動剪折機(jī)外觀圖
圖2 模具和各種剪折方式
2 系統(tǒng)設(shè)計
2.1 系統(tǒng)分析
原剪折機(jī)是由電機(jī)帶動凸輪機(jī)構(gòu)使送料機(jī)構(gòu)送料、模具來回運(yùn)動和切刀上下運(yùn)動，一個行程完成送料、剪切和折燙等動作，電機(jī)速度、手自動啟停控制、狀態(tài)檢測和故障判斷則由單片機(jī)控制板控制，每次加工不同長度的商標(biāo)之前，需要手動調(diào)整轉(zhuǎn)盤，從而設(shè)置出所需長短尺寸，用戶反應(yīng)該電氣配置存在配件采購麻煩，控制板電氣保護(hù)差、維護(hù)困難的缺點，希望能通過電氣改造提高機(jī)器的性能和使用便利性。
2.2 臺達(dá)自動化平臺設(shè)計
根據(jù)機(jī)器的特點和用戶需求，項目設(shè)計基于臺達(dá)自動化體系平臺。選用臺達(dá)的SC系列PLC來替代控制板做為控制用，M變頻器進(jìn)行電機(jī)控制，3.8吋觸摸屏取代面板按鈕;計數(shù)器，定長送料部分則由步進(jìn)電機(jī)控制。
（1）PLC部分：選用臺達(dá)12SC11T主機(jī)，如圖所示。
圖3 SC主機(jī)外觀圖
該主機(jī)是臺達(dá)S系列中偏向運(yùn)動控制的一款，非常適合需要高速控制定位的場合，比如伺服位置控制，數(shù)控加工等，本機(jī)配置點數(shù)比較精簡，可以通過其強(qiáng)大的擴(kuò)展功能輕易實現(xiàn)多點數(shù)，本項目中另外加16SP（DI 8點，DO8點）做為I/0擴(kuò)展用。
（2）變頻器部分：選用臺達(dá)M系列015M21A型變頻器，如圖4所示。
圖4 臺達(dá)M系列變頻器
特點：
· 輸出頻率0.1～400Hz
· 可設(shè)定V/F以及矢量控制
· 載波頻率可達(dá)15kHz
· 支持MODBUS通訊
· 內(nèi)含PID反饋功能
· 零速力矩保持功能
M系列臺達(dá)變頻器家族中的迷你高功能型，應(yīng)用廣泛，本項目中主要利用其變頻和通訊功能，通過MODBUS通訊可以很方便地實現(xiàn)上位機(jī)對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和讀取，從而實現(xiàn)對機(jī)器速度的準(zhǔn)確實時監(jiān)控。
（3）人機(jī)界面：選用臺達(dá)3.8吋AS3.8BSTD型觸摸屏，如圖5所示。
圖5 臺達(dá)AS觸摸屏
特點：
· 8灰接藍(lán)白STN，256色
· 解析度：320＊240像素
· 支持RS485/RS232/RS422通訊
· 支持USB存儲、鼠標(biāo)、打印
通過臺達(dá)人機(jī)可以方便地控制和監(jiān)視，原按鈕和計數(shù)器功能都可以通過畫面實現(xiàn)，使控制箱面板更加簡潔，提高了產(chǎn)品的檔次，適應(yīng)了市場需求。
3 控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1 主驅(qū)電機(jī)
主機(jī)要求速度達(dá)到0～150切/分，送料長度控制在0.2mm精度，工作長度范圍在40mm-240mm。電機(jī)減速比設(shè)計為1：10，若要求達(dá)到200切/分，則當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速：n=150＊10=1500轉(zhuǎn)/分，要求輸出頻率為：f=n·p/60=1500·2/60=50Hz，速度要求滿足。
