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Micro PLC在高速弹力丝机控制系统中的应用

   日期:2006-09-13     来源:施耐德电气(中国)投资有限公司     作者:管理员    

[B]1. 引言[/B]
弹力丝机是经高速纺丝生产出的预取向丝(POY丝) 的后加工设备,通过对POY丝进行加热、假捻、牵伸、上油等工艺加工,制成性能稳定、具备服用性能的弹力丝(DTY丝)并卷装成满足工艺要求的纱锭,供后续的织造加工用。


传统弹力丝机采用直流电机调速系统,存在电机维护工作量大、机械齿轮传动结构复杂、改变工艺必须停机变换工艺齿轮等缺点,因此逐渐为新型的变频调速系统所取代。采用变频器调速系统的弹力丝机通过多台变频器带动各轴独立传动,不仅割除了工艺齿轮,简化了传动系统结构,而且减少了加工及装配工作量,提高了系统可靠性;同时,满足了降低制造成本,节约能源消耗,适应用户市场小批量、多品种的工艺变化的要求。


高速弹力丝机的传动系统包括4档牵伸罗拉(上喂入辊、中喂入辊、下 喂入辊、卷绕辊)以及假捻器龙带辊、摩擦辊和横动辊,要求各传动部分同步运行、比例可调,同时保证运转过程中丝线的张力恒定,即变频器带动的各电机转速稳定,稳态调速精度小于0.1%,因此一般采用两种变频调速控制方案:异步电机闭环矢量控制和同步电机开环控制。采用同步电机方案时,系统控制比较简单,但同步电机的成本较异步电机高很多;采用异步电机闭环矢量控制,因为需要引入速度反馈,系统相对复杂,但成本较低。此外,高速弹力丝机的温度控制部分一般采用温度采集、经PLC进行PID运算、通过脉宽调制(PWM)输出可控硅控制加热器的方式实现。


[B]2. 控制系统方案[/B]
高速弹力丝机的控制系统采用Micro PLC为控制核心,在CPU模块上配置Modbus通讯扩展卡(TSXSCP114,作为主站),采用ATV58F或ATV58(配VW3A58202编码器反馈扩展卡)系列变频器(内置Modbus接口,作为从站),通过Modbus总线通讯控制方式实现传动系统的控制;温度控制部分,采用带Modbus总线接口的专用温度采集卡(作为从站),通过同样的Modbus总线将温度信号采集入Micro PLC,经与设定温度比较的PID运算后,通过开关量输出口输出;同时配置Magelis XBT-G 10.4”黑白触摸屏实现线速度、牵伸倍数及各点温度等工艺参数的设定以及整个系统的监控。由于系统程序量较大,在Micro PLC的CPU模块上,同时配置了32K内存扩展卡(TSXMFP032P)。


[img]20069131617820530.jpg[/img]


[B]3. 控制系统简介[/B]
ATV58/58F变频器采用带速度传感器反馈的闭环磁通矢量控制方式时,静态调速精度为0.02%,完全满足高速弹力丝机的调速要求。 此外,ATV58F变频器内置了增量编码器接口,编码器电源电压为+5V;采用ATV58变频器需要配置VW3A58202编码器反馈扩展卡,编码器电压电压为+24V。


对ATV58/58F变频器内置了Modbus接口(即操作面板接口),可以通过通讯控制方式进行控制,控制精度为1转(相当于0.015Hz)。对变频器采用通讯方式控制,不仅可以有效避免传统模拟量信号控制所带来的共模干扰和模/数转换精度误差等问题,提高数据传输的可靠性和精度;同时可以最大地简化接线方式,并实现信息的双向交换。


ATV58/58F变频器内置的Modbus接口物理层为RS485,采用Modbus RTU方式 (8个数据位、1个停止位、无校验位),波特率必须为19.2Kbit/s,连接介质可采用屏蔽双绞线,传输距离可达1000 米,物理层限制单总线上连接变频器最多为18台。该接口(SUB-D9)RS485管脚定义及匹配终端如右图。


[img]200691316173980806.jpg[/img]


使用ATV58/58F变频器内置Modbus接口时需要通过操作面板预先予以如下设置:
控制菜单 (CTL: 4-CONTROL)
面板控制 (LCC: Keypad Comm.) – No (取消面板操作)
变频器地址 (Add: DriveAddress) -- 1,2,…, 31 (Modbus从站地址)


Micro PLC编程软件PL7 Pro提供丰富的库函数(Library Funtion),如PID、PWM调节指令等,为系统编程提供了最大的便利。


 
  
  
  
  
 
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