基于旋转编码器的长度测量系统设计

　　引言

　　近几年，随着我国经济的快速发展，农用三轮车、三轮摩托车等机动车产量越来越大。其车厢箱板是利用钢板冷轧成形剪切机，根据实际长度需要剪切而成的，箱板长度是最重要的尺寸指标，如箱板剪切长度达不到精度要求就会成为废品，所以箱板剪切自动测长控制是关系到生产设备能否成功运行的最关键控制技术。

　　生产设备要求箱板剪切精度为：当箱板长度为2～6m时，要求长度误差为：≤±3mm。

　　1厢板冷轧成形剪切机构成

　　如图1所示，冷轧成形剪切机是车用厢板生产的关键设备，它主要由开卷机、粗校机、齐头剪切机、冷轧成形辊、测量辊、剪板机、输送台等部分构成。

　　2电气控制系统设计

　　该厢板冷轧成形剪切机控制点多，长度测量精度要求高，生产现场分散，设备可靠性要求高，因此设计了以型号S7-300的西门子可编程控制器(PLC)为控制核心的PROFIBUS-DP总线网络控制系统，如图2所示。

　　PLC作为PROFIBUS-DP网络主站，处理系统各种数据和工艺动作流程，如通过网络将控制命令和速度给定值传给各调速器，将各调速器的启停状态、运行速度、电压、电流、报警信息等采集回来进行处理。

　　本系统中PLC处于核心控制地位，肩负着大量数据通讯和数据处理以及工艺动作流程控制的任务，为此特选定西门子S7-300 CPU315-2DP。该PLC内置MPI和DP通讯口，MPI口和其它带有RS485通讯口的设备可构成MPI网，通过西门子PC-Adapter适配器可与其它设备的RS232口通讯;而DP口可直接上PROFIBUS网，作为网络的主站或从站。整个系统完成钢板开卷、同步传动控制、钢板长度自动测量及剪切、产品输送、故障诊断等控制功能;其中，钢板长度自动测量及剪切功能非常重要。

　　粗校机拖动钢板进料，同时与测长轮同轴连接的旋转编码器测量钢板的长度，将其脉冲输出端与PLC的高速计数器输入端相连。进料时，旋转编码器随测长辊一起转动，并发出计数脉冲，PLC根据优化程序所设定的指令，控制剪切机动作。通过触摸屏可以设定需要生产的车厢厢板的数量和长度，生产过程中触摸屏实时显示厢板的实际长度和已生产厢板的数量;当板长接近设定尺寸时，PLC发出控制信号，使拖动电动机同时制动，制动结束时，如果实际板长等于设定板长(误差为≤±3mm)，剪板机剪切，剪切完毕后，拖动电机同时起动，板长计数器重新开始计数;如果实际板长不等于设定板长(误差大于±3mm)，剪板机不剪切，等待人工干预。

　　3车厢厢板长度测量的实现

　　实际生产过程中，实现长度测量的方法有多种：人工测量、CCD测量、超声波测量、多波长干涉测量等，这些测量方法应用在车厢厢板生产控制系统中都有一定的局限性。旋转编码器具有精度高、响应快、测量范围大、体积小、成本低、重量轻、安装方便、维护简单、工作稳定、易于与计算机、PLC 连接构成数字控制系统等特点，因此，完全满足本控制系统长度测量的要求。旋转编码器根据编码原理的不同可分为增量式和绝对式，本厢板冷轧成型剪切机长度测量选用OMRON型号为E6B2-CWZ6C增量式编码器，它旋转一周输出600脉冲，将其与一加工精度极高、周长为180mm 的测长辊同轴安装，测长辊与厢板接触。