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蚁象公司成功将S7-200 plc应用在薄膜卷绕机上

发布日期:2017-10-19 作者:诺亚捷 点击:

S7-200 PLC 在薄膜卷绕机上的应用

1           项目简介

某公司有多台薄膜卷绕机需要进行自动化控制改造。

原设备采用机械式计数,卷绕动力采用离合器传动,元件卷绕的起动、停止、圈数控制等均由人工操作控制,因此存在产品参数离散性大、产品质量与生产效率因人而异等不足之处。

工艺要求简述:由于卷制材料是10几微米的薄膜,要求卷轴平稳起动,均匀加速,以使用张力平稳;中间在某些位置需要停顿,作一些必要的处理,再继续卷绕;和起动一样,停顿或停止时,必须均匀减速,保持张力平稳;要求最后圈数准确。

2           控制系统构成

很自然地想到S7-200PLC应该能够实现项目要求的控制功能。

S7-200CPU本体已含有高速脉冲输出功能,普通型号的CPU脉冲输出频率达20KHz,而224XP(CN)更是高达100kHz,可以用来驱动步进电机或伺服电机,再由电机直接驱动卷绕主轴旋转,完成工艺所要求的动作。

步进电机在成本上具有优势,但是步进电机的运转平稳性不如伺服电机,而两者的定位精度(圈数)的控制,在本工艺里都可以达到要求。我们考虑先试用步进电机的方案。

步进电机的驱动,实际上是由相应的步进电机驱动器负责的,所以步进电机的相数齿数等等问题由相应的驱动器解决,选择步进电机要考虑的主要是体积、转矩、转速等,不是本文的重点;

PLC向驱动器送的仅为代表速度与位置的脉冲,这里要考虑的是步进电机在规定的转速下是否足够平稳,是否适合作为薄膜卷绕的动力。

我们作了一个模型机进行试验,采用细分型的驱动器,在50齿的电机上达到10000步/转,经17:25齿的同步带减速传动(同时电机的振动也可衰减),结果运转很平稳,粗步确定可以达到工艺要求。于是正式试制一台,也获得成功,性能达到工艺要求,目前已经按此方案批量进行改造。

CPU选择224XPCN DC/DC/DC,系统构成如下:

224XP*1、步进电机*2、细分型驱动器*2、TD200*1、LED显示屏*1、编码器*1。

2.1         PTO0(Q0.0)输出一路高速脉冲,负责驱动卷绕主轴的旋转;

2.2         PTO1(Q0.1)输出一路高速脉冲,负责驱动主轴的水平直线移动;

2.3         一个正交增量型编码器装在主轴上,作为卷绕圈数的反馈;

2.4         TD200作为人机界面,用于设定参数

2.5         一个LED显示屏用于显示实时的卷绕圈数。在实际生产中,工人需要时时参考卷绕的进度,LED显示比LCD醒目,所以这里放置了一个自制的LED显示屏。LED屏和PLC的连接方式,可参考本人在2003年的专家论文集中的文章。

3           控制系统完成的功能

3.1         控制系统首先要实现的功能,是卷绕的平稳起动、加速、减速、平稳停止。在新版的S7-200中,支持高速输出口PTO0/PTO1的线性加/减速,通过MicroWin的向导程序,非常容易实现。实际上,以目前的情况,线性加减速只能使用向导生成的程序,Siemens没有公开独立可使用的指令。

3.2         使用位置控制向导生成以下四个子程序(仅限CPU内的PTO,不包括专用模块的情况),以PTO0为例:

3.2.1          PTO0_CTRL:每周期调用一次,可以控制PTO0的行为;

3.2.2          PTO0_MAN:可以控制PTO0以某一频率输出脉冲,并且可以通过程序随时中止(减速或立即中止);

3.2.3          PTO0_RUN:运行(在向导中生的)包络,以预定的速度输出确定个数的脉冲,也可以通过程序随时时中止(减速或立即中止)。

3.2.4          PTO0_LDPOS:装载位置用,本例使用相对位置,所以不必装载。

本例的工艺要求,输出脉冲数可变(圈数可设定),又要在工艺允许的情况下尽可能地按指定的速度运行,也要随时能够减速停止,包括人工手动的停车要求。直接使用PTO0_MAN和PTO0_RUN都无法直接满足要求,以下来研究配合辅助手段如何实现。

3.3         精确的位置(圈数)控制

3.3.1      PTO0_RUN + 中断

卷绕定位与圈数控制,达到0.1圈以内的精度即可,以10000步/转的细分驱动器,0.1圈相当于1000脉冲。

假使PTO正以最高100kHz速度输出脉冲,以1ms的时间响应中断,脉冲的误差约为100个,所以从理论上说,中断方式把脉冲误差控制在1000个以下完全可以。

昆山诺亚捷自动化设备有限公司主营产品有:纸张卷绕机膜类卷绕机,卷绕机,卷绕机厂家苏州卷绕机苏州复卷机化纤卷绕机胶带卷绕机铜箔卷绕机,电容膜类卷绕机等

相关标签:卷绕机

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