当三菱变频器在磁棒平网印花机定位控制中的应
三菱变频器在磁棒平印花机定位控制中的应用(下)
5.其他主要自控设备的选型
5.1 PLC的选型
三菱FX2N型PLC是目前市场占有量较大的机型,具有很高的性价比。它内置多个高速计数器。经过试验,我们采用两相两计数输入、频率为30kHz的C251计数器,将编码器的A、B输出端与PLC的X0、X1输入点相连,可以稳定地捕捉、记录编码器的脉冲信号。根据系统输入输出点统计结果,我们选用24点输入/24点输出、继电器输出型的FX2N-48MR,I/O点留有一些裕量。
FX2N-48MR的输出点的外部接线方式为分组式,有COM0~COM5共6个COM点与24个输出点对应,可以灵活地选择输出点的电源形式。如Y0、Y1、Y2、Y3直接与变频器的STF(正转启动)、RH、RL、RT端相连,PLC的4个输出点公用的COM1点与变频器SD端相连,可以直接控制变频器,提高系统的响应速度,并节省了有触点闭合行程、响应较慢的电磁式继电器或接触器。PLC其他输出点与对应的COM点组成回路,可以采用220VAC电源吸合接触器线圈或其他类型的电源驱动其他器件。
5.2 旋转编码器的选型及安装
台达光学式旋转编码器具有轻惯量、高性能的特性,它的解析度为100ppr~5000ppr,响应频率高达500kHz。根据具体情况,型号选定为ES520CB8942,型号含义如下:
编码器初始安装在传输辊的同心位置,但试验结果脉冲计数误差较大。后来将编码器安装在与电机主轴的平行位置,通过橡胶齿带传动与电机同步,脉冲计数和定位控制达到了要求。这个安装位置与交流伺服电机的旋转编码器安装在尾部类似,记录的是电机的即时位置。
5.3 触摸屏的选型
三菱F930GOT-BWD-C触摸屏是一款高质量的STN单色蓝白液晶显示屏,具有非常出色的视觉性能。它触键反应迅速,与FX2N型PLC连接时,触键反应时间小于0.163s。它的有效显示尺寸为对角线4.4英寸,显示5行×30个字符,足够应付一个小型自控系统的人机对话要求。产品有很高的性价比。
6.系统调试、变频器参数设置和运行效果
6.1 计算平间隔的脉冲总数和分段脉冲数
8色平的相互间隔是一个定值;减速机的减速比、传输辊的周长等也是定值;而编码器每转为2000个脉冲;根据以上已知数据,可以推算出理在家居装潢行业有着广阔的发展空间论上的脉冲数。用PLC编写一条32位的高速计数器区间比较复位指令DHSZ,用触摸屏对PLC数据寄存器D赋值,数值以理论脉冲数为基准增减,再与C251记录的编码器脉冲数进行比较,当两个数据相等时,PLC指令变频器和电机停机。经反复赋值试验,可以找到精确所以对石化行业的下游的编码器脉冲总数。然后按照速度控制规律的各段分配脉冲数,以指导PLC适时向变频器发出速度切换指令。试验时电机采用低速运行,脉冲数以实际记录为准。(参见图2)
6.2 变频器参数设置
起初,我们采用三段速控制,拟高速段Pr.4设为60Hz,中速段Pr.5设为30Hz,低速段Pr.6设为0.8Hz。经试验,发现在中段速转折处,导带有些抖动,影响稳定均匀降速,最后设置两段速:高速60Hz,低速设为0.8Hz。上限频率Pr.1与高速段速度参数Pr.4数值相同;下限频率Pr.2设为0。
加速/减速时间的设置是变频器参数设置的关键。印花机“加速—运行—减速—低速运行—停止”为一个运行周期,每一周期中的间隔是磁棒的滚动印染时间。系统最终调试的结果是小于4秒钟为一个运行周期:加速时间Pr.7、高速段60Hz运行时间、减速时间Pr.8、低速段0.8Hz的运行时间大约都设为1秒钟。变频器和电机是在0.8Hz的极低速度下运行到终点,即第二减速时间Pr.45为0。在降速和停止过程中,制动单元及电阻的直流制动(能耗制动)功不可没。直流制动的相关参数有Pr.10直流制动动作频率、Pr.11直流制动动作时间、Pr.12直流制动电压等3个参数。合理设置这些参数,可以调整定位运行的停止精度或直流制动的运行时间,使它适合负荷的要求。总之,变频器参数的设定始终要兼顾定位的准确性、稳定性和印染速度。
6.3 运行效果
我们在PLC程序设计时,对每一个运行周期进行编码器计数清零,使之没有误差;变频器参数的精细调整使导带运行快速稳定,定位准确;验收时的试验结果是:连续13个周期的积累误差小于0.5mm,满足了毛巾印花机的速度和精度的要求。现在已运行了三个多月,情况良好。这套系统我们是采用普通三相笼型电机来作动力来源的,若改用变频器专用的恒转矩电机,效果会更加理想。
7.印花机控制系统发展趋势
7.1 平印花机控制系统发展趋势
印花机分为平和圆两个大类。在经济发达国家和我国沿海发达地区,普遍采用交流伺服系统来驱动平印花机。交流伺服系统比变频器系统效率更高、定位更准,技术更为先进,是目前的发展趋势。如本文所叙述的系统,也可以采用三菱HC-SFS702型伺服电机和MR-J2S-700A型伺服放大器组成伺服系统,可以提高印染精度并较大幅度地提高生产效率。但是,它的投资大约是变频器系统的5~8倍。
7.2 圆印花机控制系统发展趋势
传统的机械式圆印花机是由主电机通过机械传动链使8~20只圆与传输导带同步运转,连续印染无限长的纺织品。它的机械结构复杂、速度慢、效率低、对花次布多,不能适应高档精细花型的生产。圆印花机的发展趋势是以荷兰STORK毕加索产品为代表,采用多电机独立传动、同步运行的交流伺服系统,即将每只圆和导带分别采用伺服电机驱动,由高速计算机运动控制系统控制各分部同步高速运行。三菱Q运动控制器是新一代高速运动控制器的代表,它一个单PLC系统使用3块Q173运动CPU模块最大可以控制96轴伺服电机。它采用伺服控制器络SSCNET将伺服放大器前后同比降落13.2%级串连接线,8轴的扫描周期仅0.88ms。我们采用Q173运该工作站是继东轻公司获批建设国家级企业技术中心、黑龙江省铝镁合金材料实验室、黑龙江省轻合金材料工程技术研究中心、黑龙江省企业技术研究开发中心后动CPU通过伺服系统控制导带和12色圆,印染速度达到80m/min,印花精度达到±0.01mm,达到国外进口名牌整机的技术性能。
8.结束语
我国是纺织印染大国,有着数以万计的纺织印染企业,生产设备技术改造的工作量很大,企业可以根据自身的经济条件、产品档次、生产状况选择合适的技改方案。本文推荐的方案无疑是一个效果显著、投资节省的方案,值得在毛巾、床单印染企业推广。这种控制方法也可以应用到其他如金属塑料板材、线材定尺送料剪切等需要简易定位控制的领域。
作者:李布维 林辛畴
来源:工控
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