系统利用西门子PLC-200与Danfoss变频器进行串行通讯,变频器内部进行速度闭环控制,来实现对切纸电机转速的精确控制。此系统克服了老式切纸机车速低、灵活性差、控制误差大等缺点,提高了传动系统控制精度。
1.纸卷 2 .纵切刀 3.送纸辊1 4.切刀1 5.送纸辊2
6.切纸刀2 7.皮带1 8皮带2 9接纸台
图1切纸机设备原理图
如图1所示:纸卷先进纵切刀切成一定尺寸的两部分,然后进切刀1和切刀2切成横向一定尺寸的长度。经皮带1,皮带2 传送到切纸台,然后进行打包处理。
图中有四台电机驱动设备运行,其中送纸电机1带动送纸辊1﹑皮带1﹑皮带2的运行,送纸电机2带动送纸辊2的转动,切纸电机1、2分别带动切刀1、2的转动。
在控制过程中,送纸电机1、2始终保持转速一致,送纸电机转速由操作工人通过触摸屏设定实时改变。切纸电机1与送纸电机1按一定比例同步运行,具体的同步比例是由送纸速度和切纸尺寸决定。切纸电机2和切纸电机1原理相同,只不过是与送纸电机2保持同步关系。
本系统要求: 切纸速度 ≦70m/min
切纸最大误差 ≦
切纸尺寸 505
2 系统的电气设计
2.1控制系统原理介绍
图2 系统电气原理图
如图所示切纸机电气控制系统由上位机、控制器、变频器、异步电机和编码器组成。操作工人可以通过触摸屏设定送纸速度,切纸长度等参数,由控制器根据输入的参数计算各电机的转速,然后通过串行FC总线协议向各变频器发送运行指令。变频内部进行速度闭环来精度控制转速。
系统中在控制器内部建立起各电机转速的数学公式,通过串行总线向变频器发送运行指令,变频内部只需设定通讯参数即可接收到控制器发送的指令。在控制器内部按照Danfoss内部的FC协议格式编写自由口指令,在此须注意的是控制器内部的通讯参数设置必须和变频内部一致,否则变频器无法接收通讯指令。
Danfoss变频器的串行通讯为异步半双工的方式,使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法,从机地址最多可以设定到126。每个电码由一个起始字节(STX)开始,这个起始字节为STX=02H,随后紧跟一个表示电码长度(LGE)的字节和表示变频器地址的字节(ADR),然后是一些数据字节。整个电码由一个数据控制字节(BCC结束位)来结束。具体格式请参考变频器设计指南。
控制器编写好通讯协议程序后,触摸屏设定工艺参数并且启动运行,控制器即可依次向各变频器发送通讯指令。本系统采用西门子CPU226CN作为控制器。在通讯运行指令向各个变频器发送之后,具体实施的怎么样就要看变频内部速度闭环的控制情况了。此系统较难把握的是:在不用伺服系统和其他运动卡件的情况下,如何使运动系统达到比较高的转速精度来保持较低的切纸误差。采用Danfoss变频器速度闭环控制,并采用VVCplus(电压矢量带反馈)控制原理能较容易的实现其精度要求。在此项目中Danfoss 变频家族中的VLT2900和FC300速度闭环控制以较高的精度,稳定的性能出色的完成了这一任务。在实际生产中达到了工艺要求,并得到了顾客的认可。
本系统是运动控制系统中最常见的同步传动的一种控制方式,在工业控制中电机之间的同步运动最为常见,一般在运动精度比较高的系统中常常采用伺服控制,成本相对来说比较高。在本系统中使用了普通的异步电机,并采用Danfoss驱动器能比较轻松的达到了同步控制精度的要求,大大节约了成本,有着广泛的应用前景。