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亚美手机版app:Lenze 9400在ZL22C纤维滤棒成型机组上的应用



关键词:

伺服同步驱动

择要:本文经由过程对9300与9400系列伺服节制器ZL22C纤维滤棒成型机上利用的比较,充分表现了9400系列伺服的良好性,阐述了9400系列伺服的详细利用,ZL22C机组的全部传动系统采纳了9400系列伺服后,使该机组的节制精度更高、实时相应性更好,为了更好地共同9400系列伺服,我们将系统的主控部分从PLC改为了PC节制,通讯从Profibus改为了EtherCAT通讯,使9400系统伺服经由过程上位机PC给定的启停、速率、比例等通讯数据相应更快,更具有实时性。

1. 概述

纤维滤棒成型机组是香烟厂临盆过滤嘴棒设备。近年来,香烟临盆技巧赓续成长,过滤嘴棒质量直接影响到喷鼻烟口感和对烟气中有害物质过滤,而过滤嘴棒质量很大年夜一部分缘故原由取决于设备动态及稳定运行,我厂现主要临盆的是ZL22A滤棒成型机组,ZL22A机组动力是靠变速箱及同步齿形带来通报,开松辊三个辊调速是靠无级变速器来实现,为了能使设备更稳定运行,我们对该设备进行伺服了改造,取消无级变速器等的机器传动,用伺服节制器来代替,改造后的设备称为ZL22C纤维滤棒成型机组,它的临盆速率由400m/min前进到500m/min;其主控部分采纳的是SIEMENS的S7-300系列PLC(可编程控器),机组的主传动采纳的是LENZE公司的9300系列伺服节制器组成的电轴同步系统,该系统跟随精度高、靠得住性强,它取代了ZL22A开松机部分的无级减速器等机器部件,使维修加倍方便、节制加倍机动。PLC与9300系列伺服亚美手机版app经由过程ProfibusDP总线进行通讯,将主轴的启停旌旗灯号、运行速率、从轴的运行比例预置到发送给各节制器,节制器将一些动态运行数据返回给上位机。在换纸技巧上,ZL22C采纳的是不降速换纸,这样使操作方便、快捷,同时也前进了临盆效率, 使吸阻更稳定操作和维修更方便。下图为ZL22C型纤维滤棒成型机组的同步系统节制图:

ZL22C滤棒成型机组机能虽然在ZL22A滤棒成型机组的根基上有了很大年夜改进,然则为了在烟草行业能有更大年夜的市场、更强的竞争力,我们还必须对ZL22C机组做进一步的改进,经由过程对烟草市场的调研、阐发,我们将前进滤棒长亚美手机版app度的节制精度、系统的实时快速相应性提到日程上来。前进棒长的节制精度使机组的机能更良好,前进节制系统的实时快速相应性它不只可以将大年夜家都关心的同步节制精度的同步偏差实时的显示出来,还可以为将来开拓一些实时在线检测设备留有开拓空间。

2. 前进棒长的节制精度

2.1 ZL22C型纤维滤棒成型机组滤棒的形成

ZL22C型纤维滤棒成型机组由开松机、成型机、装盘机三部分组成,纤维束经由过程悬臂上的扁平喷咀吹开纤维束使其宽些,再颠末两个转速不合的开松辊对其进行拉伸和开松,然落后入喷淋室喷洒三醋酸甘油乙脂,再颠末转向辊传送到成型机上的网络喇叭口,接着丝束与过滤棒纸带一路送到成型腔中成型,形成过滤棒后由切刀装配切成单根的过滤棒,最落后入装盘机进行装盘。下图为ZL22C滤棒形成示意图:

2.2若何前进棒长的节制精度

ZL22C型纤维滤棒成型机组的过滤棒长度主如果由同步系统中节制物料进给的布带轮电机与节制切割的刀头电机的同步性来抉择的,前进棒长节制精度主如果前进它们的电机编码器反馈精度及伺服节制器的节制精度。

ZL22C型纤维滤棒成型机组选用的是LENZE公司的9300系列伺服节制器及旋转变压器反馈的伺服电机。我们的详细做法便是将旋转变压器反馈的伺服电机该为编码器反馈伺服电机,下面的表格为反馈精度的比较表。

注:以3000转为根基

前进伺服节制器的节制精度,我们将9300系列节制器进级到处置惩罚速率更快的9400系列。

3. 9400系列伺服在ZL22C型机组上的详细利用

3.1 9400系列伺服节制器的凸起特征

9400系列节制器之以是优于9300系列节制器是由它的自身特征抉择的。

*具有高机能驱动,具有模块化设计、全组装观点以及简便可集成的安然技巧。

*中间处置惩罚器由9300系列的16位改为32位,旌旗灯号分辨率前进一倍。

*它的安装背板和驱动电子模块是分开的,使它的组装和应用异常的方便;模块化的驱动系统更轻易地适利用户的利用,应用户具有更大年夜的自由度;

*可选的、可插拔的安然模块满意IEC61508SIL8安然标准。

3.2 9400系列伺服节制器的硬件设置设置设备摆设摆设

为了节制系统的的兼容性,我们将ZL22C机组的全部电轴同步系统都改为9400系列。我们采纳的是9400多轴伺服驱动,内置制动斩波器,全部同步系统设置设置设备摆设摆设一个电源模块,采纳直流母线要领供电,它比单轴伺服驱动的有很好的性价比,设置设置设备摆设摆亚美手机版app设如下图:

E94APNE1004为电源模块

E94AMHE0244、E94AMHE0074、E94AMHE0024为9400伺服节制器

E94AZEX100为直流输入模块

X109、X110为直流母线供电

3.3 9400系列伺服节制器同步系统的节制要领

在9300系统里采纳的是实主轴节制要领,由实际主轴(刀头伺服)发送自身的位置,经由过程数频级联的要领把主轴的位置通报给从轴,从轴(布带轮等)按必然跟随比例跟随主轴同步运行,主轴自身会比从轴滞后一个1ms扫描周期,要想降服这个滞后,在9400系统中,我们采纳虚拟主轴节制要领,即采纳第三方节制器经由过程CAN总线发送同步报文,我们将装盘机的链条电机作为虚拟主轴,它只用来发送同步报文不介入节制,虚拟主轴经由过程报文将主轴的位置见告从轴,从轴刀头电机、布带轮等同时收到报文后按必然的比例同时随动,这大年夜大年夜前进了同步系统的节制精度。节制要领如下图:

3.4 9400系列伺服节制器软件先容

9400系列伺服节制器软件为Engineer9400 工程软件,它是一体化的编程、调试软件,即一个项目一个法度榜样,多根轴同时编辑在一个项目里,调试时可多根轴同时占线调试。这样给编程、调试带来更大年夜的方便。

下图示出伺服节制主要旌旗灯号流程图:

伺服节制系统是经由过程Ethercat总线来完成上位机PC与伺服节制器之间通讯, 参数通道传送速率对照慢,用于一些不必要实时处置惩罚的节制参数如:节制器上升光阴、下降光阴等参数的设定,而历程通道传送速率对照快,用于一些必要快速处置惩罚的参数如:速率给定、比例调剂、速率读出、急停等节制。

主要功能块先容:

NSET速率设定及斜坡发生器设定模块

虚拟主的速率经由过程模拟量的电位器或数字量的上位机将速率给定到NSET模块,设定后速率可经由过程内部斜坡发生器来节制其平稳增减速率及启停。

MCTRL电机节制模块

它可对电机速率和相位进行节制,它内部亚美手机版app是一个三闭环节制系统即速率环、相位环、电流环,可调节模块中PI参数来实现调节电机稳定性。

DFSET比例调节模块

用于从机与主机比例关系设定。

9400系统伺服节制器法度榜样先容,ZL22C滤棒成型机组各电机节制曲线如下图所示。

事情历程

机组事情要领有两种,一种是手动节制,将速率给定电位器接到模拟输入端子上。另一种是自动节制,总线模亚美手机版app块Ethercat将事情速率输入到伺服节制器,两种事情要领靠选择模块ASW选择输入到NSET模块,NSET速率输出端再与电机模块MCTRL连接,节制电机。ASW选择端ASW-SET及电机转向R/L/Q靠Ethercat的BOOL量节制。虚拟主机靠总线CAN模块发送同步报文将速率及相位量传给从机(三个辊),从机经由过程CAN总线接管同步报文后按比例运行,从机比例调剂则寄托DFSET模块来完成。,比例分母维持不变,将比例分子端连到Ethercat历程通道,经由过程上位机给定。

换纸电机M6节制器法度榜样

该从节制器法度榜样与其他不合的是,它有自己启停曲线要求,即包管新旧纸盘顺利拼接,启动新纸盘时,新盘纸不被拉断,以是需用NSET 模块的斜坡需按“S”形爬升,当速率与主机同步运行时发送给上位机一同步旌旗灯号,孕育发生接纸动作,接纸动作完成后,必然延时,接纸电机竣事运行,再延时松开使能,筹备下次接纸。纸接头的跟踪靠伺服节制器两个相位积分PHINT1和PHINT2的差抉择剔除位置,由Ethercat总线看护上位机PC打开剔出电磁阀孕育发生剔出动作。

甘油泵M15电机节制器法度榜样

该从节制器法度榜样与辊节制器法度榜样基真相同,不合是它启动旌旗灯号零丁节制,即按钮按下启动旌旗灯号后,急速跟随主机达到同步速率。

4. 前进主控系统的实时快速相应性

4.1倍福(BECKHOFF)PC的选择

为了使9400的快速处置惩罚速率获得充分发挥,应该前进上位机的处置惩罚速率,ZL22C型纤维滤棒成型机组系统的主控部分为SIMATICS7-300可编程控器,全部系统的履行扫描周期为27ms,我们临盆一支滤棒的扫描周期为t=60秒/5000支=12ms(临盆速率为500m/min;每支棒100mm长)这样对付检测每支滤棒参数的实时性是无法达到的,扫描周期想大年夜幅度的前进,必须将PLC改为PC节制,下图为PLC与PC节制的扫描周期比较图:

从上图可以看出PC的履行光阴远小于PLC,以是我们选择PC作为机组的主控系统,我们选定德国倍福(BECKHOFF)CP62 xx系列的PC作为全部系统的中间处置惩罚主站单元,它配有高机能的 Intel� 处置惩罚器(Core™ Duo 和 Core™ 2 Duo)。

倍福(BECKHOFF)CP62 xx系列的PC(12〃、800�600像素)是一种嵌入式面板 PC ,它的主要机能指标如下:

*采纳 3.5 英寸高度集成的主板,适用于 Intel� Core™ Duo 或 Core™2 Duo 2.0 GHz 处置惩罚器

*512 MB DDR2RAM,可在出厂前扩展到 2 GB

*主板集成显卡、Intel� GMA950、DVI-I 接口

*主板集成双以太网适配器,

*结合 Windows XP 或 Windows CE 下运行的的高机能 TwinCAT 自动化软件

*用于在掉电保护时保存数据的 NOVRAM 也可经由过程迷你 PCI 插槽插入

4.2系统的通讯

我们选择CP6201自身集成的通讯要领EtherCAT,由于EtherCAT是一种基于以太网的高机能工业通信协议,具备机动的收集拓扑布局,它扩展了IEEE 802.3以太网标准,使得数据传输中具有可猜测性、准时及高精度同步等特征。EtherCAT通讯速率极快,系统轮回光阴为100 �s (min. 50 �s),减小了数据传输光阴,加快了义务的履行速率,1000 个散播式 I/O 数据的刷新光阴仅为 30μs - 此中包括端子模块周期光阴。经由过程一个以太网帧,可以互换高达 1486 字节的历程数据,险些相称于 12000 个数字量 I/O。而这一数据量的传输仅用 300 μs。

5. ZL22C滤棒成型机组同步节制系统

L22C滤棒成型机组的主控部分选择了BECKHOFF的PC,传动部分选择了LENZE的9400系列伺服,通讯采纳的是EtherCAT总线,现行的节制系统图如下图:

系统的总线端子模块I/O经由过程EtherCAT与CP6201进行通讯,连接通讯的总线耦合器EK1100作为总线通讯端子模块,它能自动识别所连接的总线端子模块,并自动将输入/输出分配到历程映像区的字节中。该系统用到了老例的数字量模块外,还用到了温度模块EL3204和高速模块EL1502,这些模块,所有模块均为12mm宽,异常小巧,而且每个模块的最小通道可为1通道,使系统异常机动,维修用度大年夜大年夜低落。

现场总线端子盒经由过程EtherCAT将装盘机的靠近开关、光电开关的旌旗灯号直接返给CP,大年夜大年夜前进了其相应速率,别的将靠近开关、光电开关集成治理即节约了资源也削减了工人的事情量。

传动部分经由过程9400伺服节制器与伺服电机组成一个电轴同步系统,同步系统的启停旌旗灯号及比例参数和运行数据等信息经由过程EtherCAT总线在PC与同步系统之间传送,同步系统的位置旌旗灯号经由过程虚拟主的CAN总线发送的同步报文见告各从轴的详细位置。

6. 改造效果

6.1前进了滤棒的长度精度

下表为系统改进前后继续10支滤棒长度比较表(L=120mm)

车速:4166filter/min

测试厂家:

改前江西某香烟厂

改后广东某香烟厂

从上面折线图上我们可以清晰地看出棒长的稳定性、节制精度比改前好很多。

6.2缩短系统的扫描周期

系统的扫描周期从27ms下降到2ms,大年夜大年夜前进了系统的实时性、快速相应性,使得伺服节制系统的跟随偏差曲线得以实时的显示,如下图:

上图的两条曲线的数据是从伺服节制器传送给上位机PC6201的,曩昔的扫描周期是无法快速地传送该动态数据。

因为系统的实时性、快速相应性远小于临盆一支滤棒的扫描周期为t=12ms,这样为今后系统设置设置设备摆设摆设一些实时检测设备(如:吸阻的丈量仪)奠定了根基

6.3前进了系统的相应速率

改完后,系统的相应速率大年夜大年夜前进了,从换纸接头的剔出能很显着的反映出来,纸接头的剔出位置是同经由过程检测电机的位移量,往返馈给履行器件进行纸接头的剔出,理论位移量为临盆46支棒孕育发生的位移量,但因为原系统的相应速率慢,到54支棒孕育发生的位移量才剔出,现在理论值就可以剔出。

7.停止语

ZL22C型纤维滤棒成型机组的电控系统经由过程上述改进,前进了棒长的节制精度、系统的实时快速相应性,从而使机组的机能得以优化,为ZL22C型纤维滤棒成型机组在烟草行业拥有更大年夜的市场奠定了必然的根基。

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