西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0售后无忧

西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0售后无忧关键词：转杯纺 PLC 电子凸轮 防叠纱 变频1 引言　　随着现代化科技的发展，纺织生产工艺的改进提高，转杯纺纱在纺织工艺过程中的应用越来越广泛。纺织企业对转杯纺纱机的可靠性和易操作性提出了更高的要求。传统的控制方式是采用开环控制，电机的运行频率通过变频器面板手工设置，这种方式存在控制精度差，人机交互性差等一系列问题，这就需要开发出更合理的控制系统来提高机器的运行精度和改善人机交互性。PLC可编程控制器可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，所以越来越被广泛的应用于对转杯纺纱机的现场控制系统。　　台达目前可为客户提供PLC控制器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等系列自动化产品，可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文以台达DVP系列PLC为核心改进设计了一套控制系统，实现纺纱控制性能的提高。2　转杯纺纱工艺分析　　转杯纺纱以前也称气流纺纱，属于自由端纺纱方法。它是目前各种新型纺纱中较为成熟、并己大量推广应用的一种纺纱新技术。　　自由端纺纱方法与传统的纺纱方法不同之处在于：在纺纱过程中输送的纤维不再是连续 的而是形成“断裂”。因此，这就需要供应的纤维在很高的速度下产生非常细的纤维流，并 在输送纤维的过程中形成“断裂”，纤维各自穿过“断裂”而凝聚，粘附于纱条的自由端纱 尾加捻成纱。成纱过程一般包括喂给、开松、凝聚、加捻和卷绕。图1 转杯纺整机图2 单锭转杯纺纺纱过程　　图1和图2分别为转杯纺整机实物图和单锭转杯纺纺纱过程示意图　　转杯纺纱机的电气控制系统主要包括四个方面的控制：　　A. 单锭的控制，需要实现断纱检测和标示报警；　　B. 为保证起动和停机时不断纱，纺杯速度、引纱电机与喂棉电机之间的动作必须协调同步，同时要求较高的速度精度和动态响应；　　C. 保证单锭控制与主控的数据通讯可靠便捷；　　D. 省去机械凸轮机构，实现纺纱过程中防叠和防硬边的电子化；（选配）3 转杯纺控制系统构架　　转杯纺设备中，单锭纺纱器中喂棉罗拉采用步进电机驱动；分梳棍和转杯采用变频驱动，龙带将动力分配各锭；引纱罗拉同样采用变频控制，利于引纱张力的同步控制；单节点控制中，采用台达 DVP12SC 型 PLC，单台PLC发送4路脉冲，可独立控制4锭纺纱器的4台喂棉步进电机；整体构架如图3所示：图 3 基于台达产品的转杯纺系统控制构架　　在整个系统构架图中,导纱杆的控制分机械凸轮或电子伺服控制，需根据客户设备而定。机械凸轮在实际使用中具有易磨损、调整不便，设备成本高等缺点；利用现代伺服控制技术取代机械凸轮实现导纱的防叠和防硬边成为其发展趋势。　　本构架基于Devicenet总线控制模式，具有抗干扰能力强、通讯数据量大、响应性好等特点；同时我们也提供基于R485 通讯控制模式的转杯纺织控制方案4、电子防叠纱功能的实现　　根据客户的设备小巧紧凑的特点，我们给客户配置了以下产品，4.1 电子防叠的控制原理　　要实现凸轮运动的jingque控制，就需建立机械凸轮运动数学曲线，通过对防叠绕运动分析， 防纱线叠绕实际就是改变每层纱线的导纱角不一致，一般认为在10层以上就不会再发生叠 绕，通俗的讲层的导纱角和第十一层导纱角相同也不会发生叠绕。导纱角的计算方法如 下图 4 所示。图 4 导纱角示意导纱角计算公式如下：tg(α/2)=h/πD ①式中：h——纱卷卷绕一周导纱器行程（mm）D ——纱卷直径（mm）h=V×t×1000 ②式中：V——导纱速度（m/min）t ——纱卷卷绕一周所需时间（min）t= πD/（1000×V1） ③式中：V1——引纱速度（m/min） 将②、③式代入①式得：tg(α/2)=V/V1 ④　　从式④中可看出，要改变导纱角只需改变引纱速度或导纱速度，纺纱品种确定后引纱速度是恒定不变的，因此要改变导纱角就必须变化导纱速度。为简化控制程序，设定在每一个 往返动程（为一个小周期）内导纱速度不变，相邻的5个小周期导纱速度不相同，导纱速度 在标准导纱速度的±10%变化，连续5个小周期构成一个大周期，大周期进行循环，就可以达到防叠绕功能（见图6）。　　防硬边功能的实现，机械凸轮是依靠导程整体轴向移动来改变纱线换向点的位置，以此 来消除硬边的形成；电子凸轮实现方案为：改变小周期内动程的距离从而改变换向点的位置， 达到消除硬边的目的（见图5）。5导纱杆运动曲线图4.2 电子防叠纱功能的实现　　机械上需取消原复杂的传动结构，增加伺服电机安装位置，通过同步带轮，直接驱动导 纱杆来回运动。如图6所示。图 6 导纱伺服电机的传动　　需要考虑的是，导杆往复运动中，对机械的冲击较大，在伺服选型时，在满足功率和 转速情况下，尽量选用低惯量伺服电机。　　在系统控制上，伺服在位置模式下接受主机PLC脉冲，在带加减速的脉冲输出控制指令PLSR下，改变一个周期来回行程的高脉冲频率设定值，即可实现，间隔周期行程内的摆杆速度不同，即改变tg(α/2)=V/V1导纱速度 V,在引纱速度V1不变的情况下，导纱角α即改变，从而达到防叠纱功能。4.3 电子防硬边功能的实现　　在人机中设定纱锭行程 L=AB 距离，如图 7图7 差绕长度和往复行程的示意　　在实际卷绕中，若一直按照AB往复运动，纱线会在两边形成凸起的现象（俗称电阻效应），不利于纱线在下一工艺中退绕。为防止纱锭的电阻效应，需要摆杆换向点每层不同。换向区宽度设计时，筒纱上如换向区过宽，不仅容易形成硬边，而且易造成端面挂纱，导致坏筒纱。换向区一般占导程的8%，在换向区内导纱速度从正常速度降至零，假设换向区内按匀减速运动，那么在换向区内同样导纱距离，所用时间是正常的两倍。当导纱速度为250m/min 、导纱角 36°、导纱动程 150mm 时，换向时间 t 计算如下：导纱速度：V= V1×tg(α/2)=250 ×tg18°=81 m/min；换向区长度：n=150×8%×2=24mm ；换向时间：t=2×n/V=2 ×24/1.35=35.6ms　　实际摆杆运动过程实际是：行程为 A 点至D 点，D 点至C点，C点至B点，再由B点至A点依序循环。这就是说，摆杆伺服每个周期的脉冲总数是不同的，五个周期性循环一次，每个周期摆杆行程变化 l= n×20%=150×8%×20%×2=4.8mm.。图8 电子防叠功能的转杯纺导杆伺服安装结构5、转杯纺动作过程　　1、点动运行状态——人机界面提供各个电机的点动运行、停止功能并显示各电机状态。　　2、整机运行状态——PLC 按要求依次启动或停止各电机并在人机界面显示主机状态，其中输送带电机为单独动作。启动或停止的各个步骤之间均有延时时间，延时时间要求可以在一定范围内自由设定。　　1）、整机启动——PLC 按要求依次启动各个电机，使设备进入纺纱状态。动作顺序如下： 点击整机启动按钮→左转杯电机运转→右转杯电机运转→工艺风机运转→左分梳电机运转→ 右分梳电机运转→引纱电机运转→排杂输送带电机运转；　　2）、整机停止——PLC 按要求依次停止各个电机。动作顺序如下：　　点击整机停止按钮→所有步进电机停止运转→引纱电机停止→其他电机停止。6、结束语　　通过采用以上控制方案，较好的解决了传统单片机控制中可靠性和操作便利性不足的问题，同时本文探讨了转杯纺新控制技术及基于台达机电产品的实现过程。应用台达完成的机电控制产品链，可提供可靠的转杯纺控制方案，同时为客户提供定制的程序服务，完成客户对转杯纺设备的特殊控制要求。运行实践证明：本系统采用台达产品，性能稳定可靠，，得到终客户的认可和称许。1 前言　　随着国家对节能减排的要求越来越严格，对清洁能源的需求量也越来越大，太阳能发电（光伏产业）正是清洁能源的代表。光伏产业因而得到迅猛发展，专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为重要的基础能源之一。而光伏产业的主要原料便是多（单）晶硅。　　市场对多晶硅的旺盛需求也带动了太阳能设备制造行业，此行业用的设备如多晶炉，切断机床，滚圆磨床，端面磨床，及开槽，切片，倒角等设备也处于供不应求的状态。太阳能行业对设备的要求：设备生产效率高，稳定可靠，使用方便。　　面对日益复杂的要求和相应产生的生产效率问题，本文基于台达的DVP系列 PLC和HMI及伺服等自动化产品，成功开发实现了一套数控多晶硅切断机床的控制系统。此控制系统控制核心部件全套用台达产品，包括PLC，触摸屏，变频器，伺服，及台达的开关电源。机器完整外形图如图1所示。图1 机器完整外形图2 工艺分析　　多晶硅切断机床为多晶硅生产出来后，用于将两端头去掉或用于多晶硅坯料的锯段成指定长度产品的设备。　　此设备的工艺过程分析如图2所示：图2 多晶硅切断机床工艺过程分析框图　　首先在工作台上用专用夹具装夹多晶硅坯料工件，然后调整好锯带张力，之后，启动锯带（锯带的速度由变频器控制），然后工作台会根据设好的工艺参数进行送料，首先工作台带动坯料快速靠近锯带，然后转为慢速进行边缘切割，速度慢，是由于多晶硅坯料表皮较硬，速度过快容易损坏锯带；切完表皮后，接着转为匀速正常切割，此过程要求送料速度极其稳定，这样，切出来的料表面平整度才好。切到后，又转为边缘切割，直到把坯料切断，切断后，工作台快速返回原来的工作原点，等待操作人员将成品拿下，换上新坯料。　　对于客户的工艺要求，我们在选型中，有三点要特别考虑：　　（1）动锯带的轮子直径较大，设备负载属于恒转矩负载，切割时线速度较高，还要较快的停车速度，因此需要变频器有较大的容量和制动能力；　　（2）作台进给是由伺服电机带动滚珠丝杠，切割时，为了保证光洁度，进给速度很慢，这就要求伺服低速稳定性能好。　　（3）客户要求设备在参数设置后，能jingque显示此坯料的加工时间，并在工作中，实时显示当前状态和切割进度，还要求显示锯带的实时转速。3 系统方案3.1 电气配置清单：　　根据以上工艺要求，我们为客户配置的系统硬件配置如下：　　(1)PLC: DVP40ES200T*1　　(2)人机界面： DOP-B07S201　　(3)变频器: VFD075B43A+制动电阻　　(4)开关电源：PMC-024V100W1AA3.2 系统方案图如下：系统的控制框图如图3所示：　　主控部分采用台达新推出的ES2 PLC，该系列PLC是台达新型小型PLC，具有2路100K脉冲频率输出功能，利用台达运动控制指令控制台达ASDA-AB伺服，配合伺服合适的电子齿轮比，可以达到很高的控制精度。另外， ES2 PLC具有3个独立通讯口，COM1为RS232, COM2,COM3为RS485界面，锯带变频器的频率就是ES2 PLC 利用其COM2口通讯给的，并且将锯带变频器当前的实时速度读回来，显示在屏上。此外，此PLC还具有以下特点：　　16k steps大程序容量、数据存储器10k words　　基本指令LD快执行时间0.54μs　　大扩展IO点数—256点输入+16点输出 或 256点输出+16点输入　　新增多种特殊运动指令—包括闭回路控制(DCLLM)、对标(Mark)、遮蔽(Mask)、立即变速度(DVSPO, DICF)(内含自动加减速)　　多可达8个单相(2个100kHz、6个10kHz)或4组AB相高速输入　　提供2点100kHz与2点10kHz高速输出　　具有3个独立通讯口，COM1为RS232, COM2,COM3为RS485界面。具有变频器便利指令：包括正反转运行、停止等用于台达变频器。　　显示部分为7寸台达触摸屏B07S201，此型号屏采用LED背光，画面清晰亮丽，对比度高，并且能耗小，使用寿命长。图4为显示屏在设备上实际应用的效果：图4 显示屏在设备上的实际应用效果图3.3 上位机画面说明：　　首先在参数页设置好相关行程参数，如行程次数，距离和速度，低速度可达6um/sec。此处如图5所示：图5 参数页设置画面　　参数设置好手，将设备点动到合适位置，进入运行画面（如下图），设备就可正常工作了。此处如图6所示：图6 系统运行画面　　锯带选用的是台达通过型矢量变频器VFD-B系列460V，7.5KW机种，此款变频器启动力矩大，低速性能好，加配了制动电阻后（要将06-00参数设定为0），可快速停车，并能减少外部电网或负载回灌的能量对变频器的冲击。　　送料机构均采用直线导轨加滚珠丝杆结构，由台达AB系列1.5KW伺服电机驱动，台达伺服具有PDFF控制构架，可在保证快速响应的同时，防止过冲，并且低速时速度平稳。4 结语　　本文介绍了台达自动化产品在数控多晶硅切断机床上的整合应用，整套方案提供了较为优异的控制性能及安全性，同时系统在提高准确控制的同时，也可提供校正及完善的报警自诊断功能。此设备今年5月调试完毕，设备厂对中达的快速OEM开发能力十分满意，觉得中达开发速度快，能贴近客户需求，并且产品性价比优异，性能也稳定可靠，让客户放心。设备交付终客户使用后，终客户也对此设备十分满意。。　　综上，整个方案实现了设备的技术升级与高效节能，体现出台达自动化产品较高的性价比，值得业界同行借鉴和推广。