交流伺服系统在细纱机电子凸轮上的运用_张玮昂

主轴检测速度的 PID 运算: 在西门子 PL C 中可定义 36 个字节的回路表, 其格式如表 1 所示。
表 1 PID 回路表
偏移地址 域
格式
过程变量 双字 )
0
( PV n) 实数
类型
描述
过 程 变 量, 必 须
输入 在 0. 0~ 1. 0 之 间
4
设定值 ( SPn)
双字 ) 实数
输入
给 定 值, 必 须 在 0. 0~ 1. 0 之间
设定细纱号数
设定范围 0. 1 0. 1 0. 1
参考值 20 mm 42 mm 30 mm 182 mm 50 mm 2000 脉冲数 90 %
5s 5s 2500 脉冲数 2000 脉冲数 2. 5
3. 3
180 脉冲数
16 脉冲数
250 脉冲数 30 mm
100 rPmin
14. 6 gPK m
纺织机械 2010 年第 4 期
#产品应 用# 31
纱机电子卷绕机构控制框图如图 1 所示。
图 1 电子卷绕机构控制框图
2 系统硬件配置
控制器 西门子 6ES7 216- 2BD23- 0XB0; 伺服控制器 三洋 PY2A030; 伺服电动机 三洋 P50B08100H XS9G; 人机交互系统 罗升 PWS6600; 检测机构 P+ F 接近及光电开关; 气动执行机构 费斯托 气动阀及气缸。
图 2 电子卷绕位置图
电子卷绕程序的数据处理方法是: 在研究钢领 板运动规律时, 我们知道机械凸轮是以一个确定的 角速度旋转, 导致钢领板在上升的过程中, 速度由慢 到快; 而在下降的过程中, 速度由快到慢。
假设升降比为 3, 即: < | / <{ = 3 而 <{ + <| = 360b, 故可得: 4<| = 360
5 数字卷绕伺服驱动器参数设置方法
32 # 产品应用#
方式 1
页号
2 3
缩写词
E GER PM U L
名称
电子齿轮 指令脉冲倍乘
出场设定值
1 6P1 1
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单位
设定范围
32 76 7 1~ 63
方式 0
页号
0 1 2 3 10 11
缩写词
Kp Kff K vp T vi T vac T vde
缩写词
PM OD F U NC0 F U NC6
名称 指令脉冲形式 功能 0 放大器 功能 0 放大器
出场设定值
01 00 00 00 00 01 10 01 00 00 00 00
单位
6 数字卷绕工艺参数设置方法
名称 纱管直径 卷绕直径 管底位置 满管高度 短动程 始纺降速度 中停位置 中停减速时间 中停后加速时间 钢领板落纱速度 始纺升速度 凸轮比
3 软件开发系统
H IT ECH ADP 视窗中心; 西门子 M icrow in ST EP7 SP 6 PL C 开发系统。
4 三洋伺服驱动实现电子卷绕的设计
电子卷绕位置说明: 纱管直径; 卷绕直径; 钢领板短动程; 钢领板小 纱位置由 P LC 自动生成 d= e+ c+ 15 mm; 钢领板 管底位置; 钢领板大纱位置; 钢领板满管落纱位置; 钢领板开始上升位置, 由 PL C 自动生成 h= e+ c+ m。
纺织机械 2010 年第 4 期
#产品应 用# 33
7 / 电子凸轮0的软件实现
/ 电子凸轮0升降系统软件程序由主程序、29 个 子程序和 5 个中断程序组成, 完成系统和参数初始 化、主轴编码器检测速度的 PID 计算、不同参数升 程和降程的包络表生成和脉冲给定、不同参数的适 位停车包络表计算和手动的钢领板升降给定等等。 下面仅对主轴检测速度的 P ID 运算程序作讨论。
30 # 产品应用#
纺织机械 2010 年第 4 期
交流伺服系统在细纱机电子凸轮上的运用
张玮昂
( 经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司 030601)
摘 要 介绍了西门子 S7200 系列 PLC 和台达 PWS1711 系列触摸屏以及三洋伺服系统在棉纺细 纱机电子凸轮上的应用, 阐述了 S7200 系列 P LC 和伺服系统在提高细纱机电气控制系统水平及成 纱质量上的作用。 关键词 细纱机 伺服系统 电子凸轮
螺距线径比
级升
桃底补偿
落纱补偿 中纱位置 中停完下钢领板的速度 中停完下钢领板的距离 中停补偿量 罗拉速度初值 罗拉直径 细纱号数 参数计算
含义
设定纱管直径 设定卷绕直径: 依据钢 领的大小来设定 设定管底位置 设定满管高度: 依据纱 管的高度来设定 设定短动程 设定始纺降速度: 钢领 板拉到始纺位后快速下降的速度。 设定中停位置: 钢领板 下降动程的 90% 。 设定中停减速时间 设定中停后加速时间 设定落纱速度: 落纱时 钢领板快速下降到下限位的速度。 设定始纺升速度: 落纱 后开车钢领板快速上升的速度。 设定凸轮比: 钢领板上 升和下降的比值。
<| = 90b, < { = 270b 也就是说钢领板上升一个升程, 机械凸轮旋转 了 270b; 而钢领板下降一个 降程, 机械 凸轮旋转了 90b。由于角速度 一定, 所以钢领 板在上升 或下降 时, 虽然不同时刻的位移量不一样, 但由于凸轮每转 过一度, 钢领板所走位移用的时间是一样的。根据 这一原理, 可以利用西门子 PL C 中的/ 多段管线0技 术来实现/ 电子凸轮0 的制作, 以下是/ 多段 PT O 生 成 包络 表0 数 据的 方法 。 若将升降速比设定为 1B3, 那么可将控制钢领 板上升和下降的曲线各分成 135 份和 90 份。这样 控制钢领板上升和下降的包络表段数分别为 135 和 90。在钢领板上升时, / 电子凸轮0将转过 270b, / 电 子凸轮0每转 2b, 所走 的位移即为包络表中的一段 脉冲个数, 根据钢领板上升的位移可用 X { 公式计 算出来, / 电子凸轮0的角速度是一定的, / 电子凸轮0 每转过 2b, 所用的时间是一样的。知道了/ 电子凸 轮0转一圈用的时间 T , 就可以求出钢领板上升用的 时间, 因此包络表中每一段脉冲的周期值也可以计 算出来, 需要考虑的是钢领板由降往升时速度加快 的处理方法。 同样的方法, 我们可以生成控制钢领板下降用 包络表的数据。在钢领板下降时, / 电子凸轮0 将转 过 90b, / 电子凸轮0每转 1b, 所走的位移即为包络表 中的一段脉 冲个 数, 根 据钢 领板下 降的 位移 可用 X | 公式可以计算出来。考虑到细纱机适位停车, 可 以将下降的包络表生成两个, 第一个包络表走降程 的 1P3, 第二个 走降程 的 2P3。需要 中途 适位 停车 时, 走完第一个包络表的脉冲即可以停车。 当钢领板在落纱位置( 下限位) 按下启动按钮, 钢领板快速上升至始纺位; 当满纱时, 钢领板会快速 下降到落纱位置( 下限位) 。这同样采取包络表的技 术实现。
名称
位 置环增益 位置前馈增益 速 度环增益 速度 环积分常数
加速时间 减速时间
出场设定值
45 0 10 0 15 0 0
单位
RadPs % Hz Ms ec Ms ec Ms ec
设定范围
1~ 1000 0~ 100 10~ 3000 1~ 1000 1~ 1000 1~ 1000
方式 2
页号
0 1 2
1 系统概述
从细纱工艺上可以得出, 细纱机电气控制系统 必须实现以下功能:
锭子传动: 主轴传动直接关系着牵伸和加捻工 序, 最主要体现在锭子传动。根据棉纺工艺学有关 理论, 合适的锭子传动对于降低断头率、提高捻匀率 具有重要作用。
卷绕传动: 包括钢领板、导纱钩、气圈环的运动。 卷绕传动直接关系着成形和后道工序加工, 对于降 低毛羽、提高色泽、保证张力稳定具有重要作用。
适位停车: 可以保证留头、降低断头率。在新型 细纱机控制平台中, 它是由主控制系统和卷绕系统 协调完成的。
集体落纱系统: 完成集体落纱功能, 提高劳动生 产率, 降低工人劳动强度, 提高产、质量。
新型细纱机控制平台由主控制系统、电子凸轮 升降卷绕系统、网络管理系统构成。
伺服系统是用来控制被控对象的某种状态, 使 其能自动、连续、精确地复现输入信号的变化规律。 伺服系统大都采用复合控制, 它的最大优点是引入 前馈能有效地提高系统的精度和快速响应, 在控制 器中加入积分环节能提高系统稳态精度。常见的伺 服系统有速度控制系统和位置控制系统。伺服系统 由控制器、驱动器、执行电动机和传感器构成, 主要 运用在细纱机的集体落纱系统和电子凸轮系统中。
下面为采用 PLC 语言编制的 PID 运算程序: M AIN OB1 PP主程序PP Netw ork 1
L D SM 0. 1 PP首次扫描调用初 始化子程序
SBR- 0PP
CAL L 0
SBR- 0 PP子程序 0PP
Net work 1
设定螺距 线径比: 纱管上紧 邻的两个 纱线之间的 垂直距离 和 纱线直径的比值, 越小 纱线缠绕的越紧密, 反之亦然。
设定级升: 钢领板每运 行一个循环向上的级升脉冲数。
设定桃底补偿: 补偿底 部换向时链条和齿轮的间歇, 使钢领 板 在底部换向时不产生停顿, 灵活换向。
设定落纱补偿: 确保落 纱时钢领板降到下限位。 设定中纱位置 中停时防止小辫子纱 中停时防止小辫子纱 中停时防止小辫子纱 设定罗拉初速度: 开车 时先给罗拉速度赋一个初值。
8
输出值 双字 ) 输入P 输 出 值, 必 须 在
( M n)
实数 输出 0. 0~ 1. 0 之间
12
增益 ( K c)
双字 ) 实数
输入
增益是比例常 数, 可正可负
16
采样时间 双字 )