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CAN总线解决方案在拉丝机上的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2009-09-01 10:32:50



  调节伺服驱动器直径接收拉丝伺服电机高速脉冲的信号,按一定的电子齿轮比跟随运行,很好的保证了出丝的线速度,同时与卷绕伺服做到了很好的协调,保证系统张力控制的稳定性。

  小结:调节伺服驱动器直径接收拉丝伺服电机高速脉冲的信号,按一定的电子齿轮比跟随运行,很好的保证了出丝的线速度,同时与卷绕伺服做到了很好的协调,保证系统张力控制的稳定性。

  3、卷绕伺服的恒线速度(恒张力)控制

  该电机的控制是整个系统的重中之重,要想绕出来的线平滑、不塌边,那么就要求卷绕电机的线速度与调节电机的线速度相等。而要实现恒线速度控制,必须通过一个反馈回路来检测实际的绕线轮的线速度,以前的系统是通过张力杆来完成的,张力杆反馈回去的是个张力信号,而且张力杆还有个中间过度环节,如果卷绕电机的线速度与调节电机的线速度相差比较大时,通过机械结构先行补偿,然后再加上电气补偿,这就相当于两个补偿环节,减小了断线的机率。这样的系统在目前很多拉丝机中使用。而当前这台拉丝机是专门用来拉金丝的,金丝要求很高的洁净度,需要尽量减少中间过度环节,所以客户取消了张力杆,而直接采用了测速轮来作为反馈回路。这样就增加了控制难道。

  而测速轮是通过光电开关来采集每转一周的时间,这样来算出测速轮的线速度,然后再把这个线速度与调节轮的线速度进行比较,得到一个误差,在这个误差的基础上再通过PID计算,再把最后的得到的结果补偿到当前卷绕轮速度上去。

  卷绕电机也不是完全跟随着调节轮旋转,因为随着丝的绕制,卷绕电机的半径会不段增大,而这个时候调节轮的线速度是个比较恒定的值(因为放丝电机以恒速度拉丝),那么就要求卷绕电机的转速变小,这样才能保证与调节轮的线速度相近。在这里又出现一个问题,即怎么样计算当前卷绕轮应该转的大致转速呢?如果不计算这个大致转速,直接通过采集回来的误差进行PID计算能不能满足要求呢?答案是如果不计算大致转速,直接通过PID计算来补偿线速度的误差是不可以的,这样卷绕轮就会一直跟随着调节轮运行,当半径变大时,采集到误差值就非常大。如果先通过层数来大致计算下绕线轮的半径,然后再得到大致的卷绕电机的转速,最后再加上PID误差计算结果,这样得到的线速度才是比较精确,也就是线速度差才最小。而层数的来源是通过CAN总线从摆线伺服得到的。

  小结:PLC具有高速脉冲计数能力,能够采集通过电眼传过来的高速脉冲信号,从而计算出金丝线速度,然后通过PDO传送给收卷伺服驱动器,该伺服驱动器根据此转速自动调节自身转速,从而达到控制线张力的目的;

  4、摆丝伺服的位置控制;

  摆丝伺服的控制主要是保证绕制出来的线均匀的排列在线轴上,下图是要求的排丝效果图:

这个驱动器控制的难点就在于换向部分,为了在换向处平滑过度,而不出现螺纹,电机在换向的时候要满足在最后一圈时,要进行每层最后半圈的绝对定位,而这个圈数是可以算出来的,计算过程如下:

  设最下层绕线的长度为S0(这个长度在按复位键后,电机自动回到原点,然后再从这个原点开始,以HMI上输入有的长度作为第一层排线宽度S0来开始排线,那么绕线的圈数就等于R1=S0/(D+W),这里的W是指两线边缘距离。

  当绕第2层时,绕线的长度为S1,S1=S0-2*1/3*D*L;L=1 1/3*D为丝上一层与下一层的边缘距离

  当绕第3层时,绕线的长度为S1,S1=S0-2*1/3*D*L;L=2

  当绕第N层时,绕线的长度为S1,S1=S0-2*1/3*D*L;L=N-1

  那么就可以算出第N层应该绕的圈数= [S0-2*1/3*D*(N-1)]/(D+W);

  圈数= [S0-2*△L *(N-1)]/(D+W)

  如果以XY轴的交点为原点,那么在刚开始运行的时候以跟随来运行,电子齿轮比=(D+W)/P;当到最后一圈时,要进行绝对定位,而这个其始位置可以通过如下的方法得出:

  不管转速有多快,那么转一圈排线电机应该走的距离是D+W;所以半圈就是(D+W)/2,那么这个其始位置就是:

  S左:Xn1+(D+W)/2

  S右:Xn2-(D+W)/2

  也就是可以通过一个比较当前的位置与要求的位置的差是否小于(D+W)/2来实现模式的切换;在绝对定位完成后,要立即跟随上主轴的速度才可以。该伺服就采用了在跟随和绝对定位两种模式,伺服在这两种模式间交替工作即可绕制出符合规定的线型。

  小结:排绕伺服驱动器通过自身内部算法自动计算当前每层应该绕的圈数,然后把当前圈数自动通过PDO传送给卷绕伺服驱动器,卷绕伺服驱动器根据这个参数通过内部算法自动得到电机应该运行的转速,从而到达精确控制张力的目的;

五、结语

  1、 该系统为用户带来了效率(拉丝速度)、质量(拉丝直径)的提高,同时也降低了系统综合成本;

  2、 伺服内部算法自动计算自身转速,系统响应及时,张力控制得当,即使拉3丝的金丝也不会出现踏边的现象;

  3、 系统采用CAN总线通讯,增强了系统的抗干扰能力;

  4、 该系统已经安全运行一年的时间,未出现任何故障,拉制出来的成品丝已经达到了3丝,在拉制3丝时的转速达到了400R/MIN,比普通使用张力杆做反馈回路的机械提高了7个丝,速度快了近70R/MIN,且拉制出的丝表面平整光滑,完全符合客户要求。

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