卷接机组伺服驱动器整体控制方案

卷接机组伺服驱动器整体控制方案

随着科学技术的发展，所有卷烟制造商不仅需要卷烟机速度快、自动化，而且需要高质量、低产量的卷烟。而PASSIM12K卷接机组是我国上世纪90年代引进的英国MOLINS公司的产品,该设备设计生产能力12000支/分。目前该设备供丝不均、烟支交接不稳定,严重影响卷烟质量。根据分析认为造成上述这些质量问题的主要因素之一就是各关键驱动部分设计理念陈旧、响应速度慢、精度低。因此我们对其关键部分的驱动采用了LENZE公司最新推出的9400高端伺服驱动产品进行控制。1关键驱动部分的控制卷结机组分为卷烟机和接装机。卷烟机是把烟丝制成符合烟支单位长度重量一致的烟丝条,裹上卷烟纸,切割成双倍长度烟支,再由蜘蛛手机构传给接装机。接装机将双倍长烟支一切二并分离,在两只烟之间放入滤嘴段、包上水松纸粘合,再切成两支符合规格长度的滤嘴烟支。在整个生产过程中以下六个驱动部分的控制显得尤为重要:卷烟机主驱动、陡角提丝带、针辊、胶泵、接装机主驱动、蜘蛛手机构。为使设备及工艺生产保持最优运行状态,提高设备运行效率,除了运用一些检测及监控设施外。对关键驱动部分的控制要求如下。(1)陡角提丝带和针辊必须及时定量均匀地供应烟丝。(2)胶泵供胶要均匀,而且精度要高。(3)卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动三者之间要保持严格的位置同步,这样才能保证烟支交接的稳定性,如图1所示。2强制安装管理系统2.1伺服控制器位置同步策略通过PLC控制建立自动控制系统,上述六台伺服驱动器的控制指令均由PLC通过DP总线给定,驱动器的当前状态由PLC通过DP总线读出。陡角提丝带、针辊、胶泵这三台伺服驱动器不需要位置同步,只需运用“Actuator-speed”工艺。而需要进行位置同步的三个轴采用下述方案:通过针辊建立一个虚拟主轴,卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动三者作为从轴跟随虚拟主轴,上述三台伺服驱动器运用“Synchronismwithmarksynchronisation”工艺来完成同步,主从轴之间的数据通讯通过驱动器内置的CAN总线进行。如图2所示。2.2配置列表伺服控制系统主要元器件配置清单如表1所示。3控制流程分析LENZE9400伺服系统的参数设置及程序编写均由“Engineer”软件来实现。3.1驱动和动力同步控制陡角提丝带、针辊、胶泵这三台伺服驱动需要在速度上进行快速反应,不需要位置同步,所以运用“Actuator-speed”工艺来完成。(1)plc优化后输出由上位机PLC根据当时的生产速度及相关的设置参数通过DP总线进行速度给定。如采用16位输入口,则PLC给定的对应关系为:15000RPM=214=16384。如采用32位输入口,则PLC给定的对应关系为:15000RPM=226=67108864。(2)系统的界面设置在“Actuator-speed”工艺中,最主要关心的参数如加减速时间、快停时间都可以在相关界面中进行设置。为了使系统既快速响应而又运行稳定。可以通过图3的“Speedcontrol”界面将Vp和Tn参数进行调表1配置清单整,同时通过“Engineer”软件自带的示波器进行观察。达到优化控制的目的。其它参数一般采用LENZE默认值即可。(1)基于plc的同步运行控制(1)初始化对零(Homing)。手动盘车到烟支抓取及烟支交接的正确位置,然后让上述三台伺服驱动器执行homing功能,将当前位置作为零位。由于此三台伺服电机采用了绝对多圈编码器,因此断电后零位也不会丢失。此项工作只需要在设备出厂时定好就行了。(2)同步运行(Synchronism)。当设备对好零位后就可以进行同步工作了,由虚拟主轴通过DP总线接收PLC发出的速度指令。由于虚拟主轴须通过参数通道接收速度命令,而参数通道的通讯时间一般为30ms~50ms,很难满足实时性要求。因此需采用过程通道传送速度指令再通过驱动器内部功能块进行参数写入,以此来提高系统的实时性。虚拟主轴接收到速度指令后,将其转化为位置指令,通过驱动器内置的CAN总线将此位置指令同时发送给卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动。这样避免了由于CAN总线通讯时间造成的延迟而引起不同步。(3)停车。当虚拟主轴接到PLC发出的停车命令后,由虚拟主轴分别发送给三台从轴。通过参数设置,可以让三台从轴均停在初始零位置。这样为下次的同步运行作好准备,同时也方便调试人员进行核查。(4)定位(positioning)。当断电或断开电机使能手动盘车后在进行同步运行前,先由上位机判断三台电轴是否停在零位,如没有在零位则让其执行定位功能回到零位。这样防止了同步运行时由于三台电机不在同步位置而引起的电机抖动。(5)考虑到卷烟机与接装机需要进行单独维修和保养,因此对接装机保留了单机运行功能(ManualJog),其运行速度及加减速时间均可以自由设定。(2)虚拟主轴控制横向位置(1)在各轴的配置完成后,就要进行CAN总线的配置:将针辊设为虚拟主轴,将卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动设置为从轴。然后进行与CAN总线相关的设置如节点地址和波特率等。(2)虚拟主轴的LportAxisOut1口向需要位置同步的三个轴同时发送位置指令,分别由三个轴的LportAxisIn1口进行接收。为了便于调试方便,将位置同步的三个轴的实际位置同时发送给虚拟主轴,这样在虚拟主轴上就可以通过示波器监控三个轴是否同步如不同步也可以通过分析它们之间的相位关系来及时地进行PID调节。见图4。限于机械结构,此次改造中卷烟机采用了多根皮带进行传动,因此出现了传动滞后的现象。这时需要对卷烟机主驱动做一个提前量的补偿。4伺服系统的运用本文以PASSIM12K卷接机组改造为对象,详细阐述了LENZE9