Siemens 6SE6440系列變頻器在電磁線收線機(jī)上的應(yīng)用

上海高威科電氣技術(shù)有限公司    呂一

摘要：本文主要介紹采用德國(guó)西門子公司的工控產(chǎn)品：可編程控制器，變頻器，觸摸顯示屏，MPI通訊，Profibus-DP總線完成收線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)放線、收線和排線的平滑控制，實(shí)現(xiàn)收線的恒張力控制，并通過顯示屏，方便的讀寫、修改參數(shù)。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；變頻器；MPI通訊；Profibus-DP總線

概述

根據(jù)收線機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求：通過可編程控制器來(lái)進(jìn)行參數(shù)運(yùn)算和程序控制；所有的參數(shù)通過顯示屏讀取和修改；收線部分是恒張力控制，速度隨放線的速度變化而變化；排線部分跟隨收線的實(shí)際角速度做相應(yīng)的往復(fù)運(yùn)行；張力控制通過收線變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制模式為力矩控制下的速度限制方式。我們的系統(tǒng)配置如下：

1、  可編程控制器采用西門子公司的S7-300系列程序控制器；

2、  顯示屏采用西門子公司的OP270系列彩色按鍵顯示屏；

3、  放線傳動(dòng)采用西門子公司的6SE6440系列變頻器，電機(jī)采用變頻電機(jī)；

4、  收線傳動(dòng)采用西門子公司的6SE6440系列變頻器，電機(jī)采用變頻電機(jī)，反饋采用德國(guó)施克的單圈絕對(duì)值編碼器；

5、  排線傳動(dòng)采用西門子公司的6SE6440系列變頻器，電機(jī)采用變頻電機(jī)，反饋采用德國(guó)施克的單圈絕對(duì)值編碼器；

6、  可編程控制器和顯示屏間的數(shù)據(jù)傳送采用MPI通訊方式；

7、  可編程控制器和變頻器間的數(shù)據(jù)傳送采用Profibus-DP總線的通訊方式；

8、  通過可編程控制器采集收線的反饋，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算后，實(shí)現(xiàn)排線和收線的同步；

控制與顯示

本系統(tǒng)采用西門子S7-300可編程控制器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和采樣得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過CPU運(yùn)算，得到了放線、收線和排線的參考速度，再通過Profibus-DP方式實(shí)時(shí)地傳送給變頻器。同時(shí)，經(jīng)過計(jì)算的放線、收線和排線的參考速度及班產(chǎn)量等通過MPI方式實(shí)時(shí)的傳送給顯示屏。顯示屏不僅用于顯示各個(gè)傳動(dòng)軸的系統(tǒng)參數(shù)及產(chǎn)量等，還可以設(shè)定收線的棍子直徑、線徑及棍子的寬度等與控制有關(guān)的計(jì)算用數(shù)據(jù)。

控制系統(tǒng)框圖如下：

 

傳動(dòng)

1、  放線傳動(dòng)：

放線傳動(dòng)是主傳動(dòng)部分，通過顯示屏設(shè)定放線的運(yùn)行速度，速度值以米每分鐘為單位，控制器通過計(jì)算，產(chǎn)生變頻器的給定速度，再通過DP總線把放線的運(yùn)行速度寫到變頻器中，變頻器根據(jù)設(shè)定的速度運(yùn)行。這部分用變頻器主要為了實(shí)現(xiàn)放線的平穩(wěn)性及放線的速度可調(diào)節(jié)。

2、  收線傳動(dòng)：

收線傳動(dòng)是從動(dòng)部分，是受放線的速度控制的。為了保證收線的恒張力控制，用到了變頻器的內(nèi)部收放卷功能。具體的做法是：首先根據(jù)放線的速度、收線的棍徑和線徑，通過程序控制器算出一個(gè)收線的參考速度，控制器通過DP總線把收線的參考運(yùn)行速度寫到變頻器中。收線變頻器采用力矩控制速度限幅的控制模式，這種方式可以保證變頻器不但能按照參考速度運(yùn)行，還可以根據(jù)實(shí)際的負(fù)載力矩進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)收線的恒張力控制。

3、  排線傳動(dòng)：

排線傳動(dòng)也是從動(dòng)部分，是受收線的角速度控制的，和線的線速度沒有關(guān)系。通過安裝在收線電機(jī)后的編碼器，程序控制器采集到了收線棍運(yùn)行的角速度，控制器把收線的角速度換算成排線的實(shí)際運(yùn)行速度，通過DP總線把排線的運(yùn)行速度寫到變頻器中，排線變頻器根據(jù)這個(gè)速度作往復(fù)運(yùn)行，換向靠?jī)蛇叺拈_關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。排線電機(jī)的編碼器主要為了實(shí)現(xiàn)控制排線的平滑性。

結(jié)束語(yǔ)

采用西門子6SE6440系列變頻器，很好的解決了收線機(jī)的收線恒張力控制和平滑排線功能，系統(tǒng)的傳動(dòng)性能穩(wěn)定。如今，該樣機(jī)已經(jīng)得到了比較終用戶的認(rèn)可，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，機(jī)械在國(guó)內(nèi)外都有很好的銷售業(yè)績(jī)。

 

 

 

 

 

參考文獻(xiàn)

1、  SIEMENS STEP7 V5.4 編程手冊(cè)，2009年3月

2、  SIEMENS MICROMASTER 440 手冊(cè)，2009年7月

3、  SIEMENS WinCC flexible 手冊(cè)，2009年5月

4、  SIEMENS PROFIBUS-PA 應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)，2009年1月

5、  鋼簾線收線機(jī)的張力控制，金屬制品出版 2010年1月