ch基于伺服及PLC的收卷张力控制系统

1、囹囲基于伺服及PLC的收卷张力控制系统于汁注基于伺服及PLC的收卷张力控制系统编辑简介:本文介绍一种基于三菱 mr-j2s伺服系统及三菱a系列pic系统的开环张力控 制系统，经过试验，能够应用在0.1mm级材料的收卷上，而且收卷质量完全可以媲美闭环控制的质量。文章对系统软硬件设计均进行了详细的描述。摘要:关键词:伺服PLC收卷张力控制系统刖言在实际生产中如果以中心收卷方式来收卷的话，收卷轴的直径是不断变化的。 不断变化的收卷直径引起角速度的变化， 从而引起材料上张力也随之出现的波动：张力过小，材料收卷时会松弛起皱、横向走偏；张力过大则导致材料拉伸过度，在纵向上会出观张力纹甚至出现纵向隆起。因此

2、在收卷的过程中为保证生产效率和收卷的质量，张力控制系统就显得尤为关键。张力控制模式一般有开环、闭环控制两种模式，其中开环控制模式没有张力检测和反馈环节。设计、结构上相对简单但控制精度和稳定性较差。闭环控制模式则一般有卷径检测装置和张力反馈环节， 控制的随机性很强， 具有较高的控制精度和响应速度，但系统的控制设计比较复杂而且元器件较多，在小型设备上的应用受到一定的限制。本文介绍一种基于伺服系统及pic系统的开环张力控制系统，经过试验，能够应用在0.1mm级材料的收卷上，而且收卷质量完全可以媲美闭环控制的质量，其系统构成如图1所示。图1系统构成框图精度高的特点。在转选用伺服控制系统是基于它的转矩控

3、制模式在收卷方面具有控制简单、 矩模式下，不需要对收卷的速度进行控制， 只需给出一个速度限制值即可使收卷轴的角速度根据 转矩的大小而自动浮动，并实现恒线速度收卷。同时伺服控制器的内部转矩检测功能可以精确的 检测输出电流，从而实现转矩的高精度控制。系统的转矩、速度指令及收卷的半径等参数通过pic系统内部计算得出，使系统得到进一步的简化。系统控制原理系统的控制模型如2所示，整个收卷系统主要由三菱mr-j2s伺服系统、三菱 a系列pic系统、proface触摸屏构成。图2系统的控制模型图其中速度、转矩指令在触摸屏上设定，然后传送到pic中，经过pic的计算后通过a1s68dav形成010v的模拟信号

4、，传送给伺服系统。伺服系统接受信号后再经过内部单元转换成电机的 速度、转矩控制信号，从而控制电机精确运转。 在伺服电机运转过程， 伺服电机的旋转编码器 (pg) 将瞬时转速经 a1s64ad模块转换成数字信号输入pic中，然后计算岀瞬时卷径，再根据计算卷径的大小变化输出转矩，从而实现张力稳定有规律的控制。伺服系统设计三菱mr-j2s伺服系统有位置控制模式、速度控制模式、转矩控制模式三种控制方式，本系 统选用的是转矩控制模式。(1)转矩控制模式的接线图如图3所示g.I* Ir m,*、： I i?fl * I 仝伊舒吐汁: tLH-IMiJ ; t i ! 15 ih ip I图3转矩控制模式的

5、接线图(2) 转矩控制指令模拟量转矩指令输入电压和伺服电机输出转矩间的关系如图4所示。Aii真卄图4模拟量转矩指令的输入电压和伺服电机输出转矩间的特性8v对应最大转矩，8v输入时所对应的输岀转矩可用在伺服系统n0.26#参数改变，例如：no.26=50%,表示当输入电压为 v时，对应的输岀转矩=最大转矩50%。由于受系统精度限制，在输入电压低于0.05V时，系统将会无法准确地设定输岀转矩。在使用时，可以通过设定输岀电压的极性来控制电机的正反转。(3) 速度限制指令当伺服电机处在转矩模式时，其最大角速度将会受到模拟量速度输入电压的限制，并且伺服系统将会根据检测的转矩电流大小(负载)而自动调节速度

6、。模拟量速度限制电压与伺服电机速度的关系如图5所示。伽HV ii V1jfi + 7片1图5模拟量速度限制电压与伺服电机速度特性(4) 伺服参数设定转矩模式下的主要伺服参数设定如表1所示。收卷偏吐亜馨数设置爭数编号魂值具体内容F 000001常呢亍応二咗嗔可F爵碍嗔可=03tF Ddi昱亍烂尢:-壬F 25DF芳100讚杞请常巨三三二环纹課土話丐老最大駆琼的詫價歸)p1DC應鼻亍理W P姜立二菲砲-表1转矩模式下的主要伺服参数设定pic系统设计pic系统采用三菱 a系列模块构建，其中 a1s68dav及a1s64ad作为pic系统与伺服系统之 间的信息接口，触摸屏通过 rs232与pic相连。

7、如图6所示。由于a系列中每16点为一个模块 位置号，因此a1s68dav在程序中的位置编号为 4#、5#、a1s68ad在系统中的位置号为 6#、7#图6 pic系统采用三菱a系列模块构建图(1)a1s68dav 数模转换模块转矩、速度模拟信号都是通过pic系统中的8通道a1s68dav模数转换模块向伺服控制器输岀的,a1s68dav的性能规格如表 2所示，按目AlScsDAV1药工箕沖亏瓠嗟：三：葺嵐=；二i 无盘豪电降 車0 ttto益实N=300Q眄I芦三1DD05V0UV-1000 5-2000=1Q表2 a1s68dav 的性能规格烦目规格 DC-UM-】g龙轧曲A -a强囁=；JH

8、Si7_-2：.C：S-25CC数判t出奄二年*二勲swr-81$2811二字H 二=理芝二 23rn_Q2 奂萍电fll KFME5D】D4 收倉轴RP MKKiOtI1D4XaKIKM11魂 K3I.4MMDiasDbMJ图ii转矩、卷经处理程序其中k50为内部转速信号的补偿值，k10为内部数字转速信号与实际电机的比例系数，k5为传动比。注意，当系统运行速度较低时，材料线速度和伺服控制器的输出转速都较低，较小的 检测误差就会使卷径计算产生较大的误差，所以要在程序中设定一个最低线速度，当材料线速度低于此值时卷径计算停止，卷径当前值保持不变。(2)转矩的计算根据m=(mo+mj)+mz=mo+mj，需要补偿的是 mz值，因此设定一个递增(递减)系数k，选择设定的曲线函数使 m能够随半径的变化而变化。经过试验，设定以下转矩控制曲线，如图12所示。图12转矩控制曲线m=mo1+k(d-do)/(dmax-do) (4)其中m为实时转矩，mo为空载转矩与阻尼转矩之和，k为递增（减）系数，do为空轴直径，dmax为最大直径。将求岀的直径数值 d代入上式即可求岀不同递增（减）系数k下的实时转矩，再根据m=f*d/2从而得到如下类似双曲线的张力-直径曲线，如图13所示。有以下程序如图14所示。根据三