隨著市場需求和公司發展要求，公司購置了新的電纜管設備。電纜管設備原來的系統硬件由提升裝置、卷取收線裝置、橫移排線裝置及排線控制器等組成，其中卷取收線裝置電機和橫移排線裝置電機由變頻器驅動，利用排線控制器對橫移排線速度進行控制。然而運行情況證明排線效果并不很好，橫移排線速度時快時慢，銅管排線間隙時大時小，有時銅管重疊，給生產帶來及大不便。為此，廠家也多次派人來調試過，效果仍舊不佳，嚴重影響電纜管的成材率、生產效率和產量，對系統橫移排線部分進行改造勢在必行。
一、 系統硬件改造
分析了電纜管設備的控制原理后，決定對原有的提升裝置、卷取收線裝置不做改造，僅在原有控制電路的基礎上，就排線速度控制系統部分進行局部改造。改造后的排線速度控制系統由收線轉速檢測單元、PLC（西門子s7-224PLC和EM235模擬量控制模塊）及排線控制變頻器等幾部分組成(如圖1所示)。其中收線轉速檢測單元由光電編碼器完成，光電編碼器將卷取電纜盤轉速轉換成電脈沖信號，輸入到PLC的高速輸入端（如：I0.0），利用PLC的高速計數功能對脈沖信號計數并計算出電纜盤的實際轉速，計算出排線電機需要的運轉頻率，最后通過PLC模擬量輸出模塊傳給橫移排線變頻器，從而達到排線速度的精確控制。改造后的硬件系統原理圖見附頁。
二、 橫移排線速度控制的軟件設計
首先要對卷取電纜盤的實際速度進行實時精確的檢測，進而根據銅管的外徑和橫移排線絲桿的節距計算出電纜管排線需要橫移的距離，考慮到橫移排線電機的機械傳動比，從而得到排線橫移變頻器的給定速度，達到橫移排線速度的精確控制。
1，電纜盤的實際轉速檢測：
由于電纜盤轉動半徑大的特點電纜盤的實際轉速并不很高，將編碼器與電纜盤同軸聯結減小了減速機傳動上的誤差，確保對電纜盤實際轉速測量的精度。將光電編碼器的脈沖信號輸入到PLC的高速輸入端口I0.0上, 利用PLC 的高速計數功能對編碼器進行計數，編寫相應程序進一步計算出電纜盤的實際轉速。
假設與電纜盤同軸聯接的光電編碼器每旋轉一周輸出脈沖數為p，在檢測時間為t(s)內的計數脈沖數為m，則電纜盤的實際轉速n(r/min)為： n = 60m/pt ①
2，橫移排線電機的速度控制：
要對橫移排線速度進行精確控制，必須建立科學的數學模型公式。那么首先搞清以下幾個公式：
(1) 單位時間內卷取電纜盤每轉一轉，橫移排線絲桿應移動一個銅管外徑φ的距離。φ(mm)為銅管外徑，L(mm)為絲桿節距,n（r/min）為卷取電纜盤的轉速就可以得到排線絲桿的轉速n1（r/min）： n1=n*φ/L ②
(2) 由排線絲桿轉速n1（r/min），橫移排線電機的機械傳動比k,可以得到橫移排線電機需要的電機轉速n2（r/min）: n2=n1*k ③
(3) 由于橫移排線變頻器根據U/f曲線控制橫移排線電機在額定轉速n0以下運行，橫移排線變頻器給定0-10v的模擬控制電壓橫移排線電機轉速在0－－n0之間，那么給定電壓為V時橫移排線電機的轉速n2應為： n2=n0*V/10； ④
由于s7-200PLC模擬輸出電壓0-10V對應的控制字為0-32000,對應的排線電機轉速為0－－n0，則PLC排線速度輸出控制字為Vset時橫移排線電機轉速n2為:
n2=n0*Vset/32000 ⑤
(4) 綜合上述數學模型公式不那得出：外徑為φ的銅管卷取時需要的橫移排線給定速度控制字Vset公式：
Vset=32000*k*φ*n/(n0*L)
其中：k：橫移電機的機械傳動比
φ：銅管外徑（mm）
n：卷取的電纜盤的實際轉速(r/min)
n0：橫移排線電機額定轉速(r/min)
L：橫移排線絲桿節距(mm)。
3．上述的排線速度公式基本滿足了要求，但有時可能需要進行橫移排線補償，對此也做了改造。
手動橫移排線速度補償仍采用原有的繼電器控制方式對排線變頻器進行加速控制，另外加裝壓臂裝置利用壓臂左右擺動的檢測開關（接近開關）對銅管的橫移排線速度進行動態自動校正，控制更方便、靈活，控制精度更高。
4．根據上述設計思想和數學模型公式，編寫相應的PLC程序。下載程序調試并試運行多日，效果明顯。
三、總結：
經過對電纜管橫移排線的改造，排線速度得到了有效地控制，解決了卷取速度時快時慢，排線間隙時大時小的現象，提高了成材率和生產效率，保障了電纜管設備的正常運行。事實證明：電纜管設備的排線部分改造是成功的。
附圖1：改造后的排線控制附加原理圖
技術設計：唐光鋒
參與人員：王曉磊 王傳賓
2008年11月10日
