西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0产品描述

西门子模块6es7241-1aa22-0xa0产品描述

　一、概述
　　台钢机械设备有限公司主要生产自动切割机等设备，产品主要出口东南亚及大陆地区。所谓自动切割机就是将整卷宽幅在两米多的透明胶带，按照设定的长度(以毫米为单位)，自动切割成标准宽度的胶带。客户以前使用的是其他的产品，由于品牌比较杂，系统在功能上有缺陷，并且在技术咨询和售后等方面存在问题。经过和客户的沟通，我们用台达的机电产品为客户做了整套方案，得到了客户的认可。历经4天的奋战，开发成功。在功能方面完全满足了客户的需求，整个系统在操作方面更加人性化，在原有系统的基础上增加了七种控制模式，分连续和单动两种状态。变频器频率的通讯给定不仅可靠便利，而且为客户节省了成本。
　　二、系统构成
　　人机：dop-a57gstd 1台
　　plc：dvp-48eh00t 1 台
　　变频器：vfd-007m23a、vfd-015m23a 各1台
　　伺服：asd-a0721la 1台
　　三、系统控制框图及说明

　　2．工作说明
　　主轴电机用vfd-015m23a驱动，切台上的圆刀（切刀）用vfd-007m23a驱动，伺服与齿轮同轴相连，通过齿轮皮带带动导轨，使切台在如图中a所示方向来回移动，用来完成定长的操作。同时切台通过油压可以在如图中b所示方向前后移动，用来对套在主轴上的胶带进行切割。
　　四、工艺及控制要求
　　工艺要求描述：两台变频器，一台驱动主轴马达；另外一台驱动圆刀（切刀）。伺服通过齿轮皮带和导轨传动控制切台的定位，即定长。变频器通过rs485通讯的方式控制，给定主轴和圆刀的转速。伺服用pt模式定位。根据客户的要求为其提供了单段和连续两种控制方式和10种操作模式,每种操作模式包含：宽度设定、刀数设定两个参数。在生产前，客户根据生产的要求，将需要生产胶带的宽度和刀数在参数表中预先设定好。如果操作人员选择单段控制方式，在人机上输入模式号后，系统自动把对应该模式的参数（宽度和刀数）调用出来。启动后，刀台通过伺服开始定长横向移动，当到达设定的长度后，刀台横向移动停止，通过油压控制刀台向系统框图中b所示的方面纵向移动，当刀台移动至前限位处，开始定时，保证将胶带完全切断后，自动退回至后限位开关处停止。如果该模式设定的刀数不为零，则重复以上动作，直到切割的次数等于设定的刀数后，自动停止。如果该模式设定的刀数为零，则系统不动作。而如果操作人员选择连续控制方式，在人机上输入模式号，则启动后系统自动按照模式1设定的宽度和刀数切割，当模式1切割完毕后，自动按照下一模式设定的宽度和刀数切割，直到将设定的模式全部切完后自动停机。如果其中有的模式设定的刀数为零时，自动跳到下一模式，参数也随之改变。例如：在连续模式下：选择模式10，启动后系统按照模式1设定的参数切割，模式1切割完毕，如果模式2中设定的刀数不为零，则按照模式2设定的宽度和刀数自动切割；如果模式2中设定的刀数为零，则系统自动跳过模式2，按照模式3中设定的参数切割。依次类推，直到将模式10设定的宽度和刀数切割完毕后，系统自动停机。
　　系统生产流程的顺序如下所述：首先夹头动作，夹头动作前，主轴气缸首先要向上动作，上到限位后，夹头顶出，将主轴夹住。然后圆刀才能启动进行切割，在运行过程中如果按全部停止，则圆刀停止，然后夹头缩回，缩到位后，主轴气缸向下，下到限位后停止向下。在连续运行完毕后，系统自动停止，并且自动缩回夹头，主轴气缸向下到位。然后，刀台自动归位，归位到限位后停止。
　　在整个自动切卷的过程中，如果出现任何故障或者操作人员手动停车，则系统记录当前执行到的模式号和已经完成了几次切割，如果故障处理完毕后再次启动，则按照停车前的模式继续切割。以上所述的是自动切割状态。
　　在手动状态下，为客户提供了自动对刀的功能。即在出现故障或前一次切割质量不高时，在停机的状态下，可以通过人机或操作面板上，按间接归位或间接前进按钮，切台自动以当前模式设定的宽度向后或向前移动一个宽度，达到自动对刀的功能，同时也提供手动对刀的功能。
　　我们为客户开发的整套系统，控制可靠，伺服通过调整了相应的2-00后的参数，使得其响应性和精度都要高于客户以前使用的系统，并且工艺和操作上也更胜一筹。客户以前使用的系统只能连续运行，而且只有三种模式设定，不能单段运行。在程序中，中达巧妙的运用了变址和循环的功能，使得程序也很简练，客户非常认可。这再一次印证了台达的机电产品在系统集成方面具有很强的优势。
　　五、调试感想
　　伺服在pt模式下，很容易受干扰。如果电柜内有干扰源，如变频器，直流调速器等，即使不发脉冲，只要伺服始能，可能电机就会运行。这种情况，都属于干扰问题。可以采取以下措施：
　　将变频器的载波频率适当的降低，以减小干扰；
　　pt模式下，将伺服驱动器中1-00的参数设置成32；
　　变频器和伺服可靠接地；
　　适当的调整2-26的设定值，以提高伺服的外部抗干扰的能力；
　　如果伺服电机的噪音比较大，可以增大2-25的值，以减小电机噪音。
　　如果伺服在运行中，不是很平滑。说明伺服的参数调整的不好，可以借助auto controllercomputation软件，输入伺服的功率、频宽、惯量比。通过该软件帮助我们算出2-00、2-02、2-04、2-06、2-23、2-24、2-25、2-26的参数值，在此基础上，根据实际情况，再进行个别参数的调整。

　　1 引言
　　每年世界玻璃纤维250万吨总产量中，电子材料玻璃纤维年产量已突破30万吨，该电子材料玻璃纤维布代表了当今玻璃纤维精密织造的高水平，电子级玻璃纤维中国俗称”e布”，一般经织造成、脱蜡、表面涂偶联剂等工序制造。
　　2 玻璃纤维后处理设备构成
　　玻璃纤维后处理设备分开卷机构，浸涂机构(浸涂表面涂偶联剂)，烘烤机构，前牵引，后牵引，收卷部份。
　　1．1 玻璃纤维后处理系统要求
　　开卷部分恒张力控制，速度可以调节
　　收卷部分变张力控制，张力变化，达到收紧纤维，收卷整齐，间隙均匀。
　　后牵引部分，要求收紧后和前牵引同步，
　　可以测定纤维长度误差+-1mm，纠偏要求误差+-1mm.
　　1．2.玻璃纤维后处理系统工艺
　　玻璃纤维后处理系统工艺过程参见示意图，如图1所示。

　　2电气系统配置设计
　　2．1人机选用台达的文本显示器台达tp04
　　　　· stn lcd 128*64
　　　　· 256k内存
　　　　· 2个通讯口com1(rs232) com2(rs485)
　　　　· 薄膜式按键
　　　　· dc24v(-10%-20%)
　　　　· 内建万年历功能
　　　　· 三种语言切换
　　　　· 多种图形,按钮,组件功能.
　　2．2控制器plc dvp32eh00r2
　　该机种为台达高功能主机,16入/16出. 具有以下特点
　　　　· 2个通讯口,可以扩充到3个
　　　　· 内建高速输入/输出
　　　　·
　　　　·
　　　　· 200khz高速计数器、200khz脉波输出
　　　　·
　　　　· 丰富的指令，功能强大，超稳定的电气特性。
　　2．3变频器
　　vfd022m43a--前牵引控制.
　　vfd022m43a---后牵引控制.
　　　　· 迷你型微型化结构设计、体积小，易操作
　　　　· 高度运行稳定性，性能完善，功能齐全
　　　　· 载波频率高达18khz，实现静音运转; 0.1-400hz
　　　　· 7段速控制及简易plc自动程序运转
　　　　· 高速通讯接口，达率高达38400bps
　　　　· 自动加减速佳化控制功能
　　　　· 智能化风冷技术应用
　　2．4烘箱部分
　　vfd055m43a*4循环风机,vfd055m43a排气电机将浸涂后的纤维布进入4个烘烤箱中烘烤，4个烘箱的温度由温控器控制，温控器选用台达的dta4896，总共4个单独控制温度；总共4台vdf055m43a变频器拖动循环风机，1台3.7kw排废风机,选用vfd037m43a.
　　2．5收卷控制
　　收卷伺服控制：伺服电机asmt30m250ak
　　伺服驱动器asda-a3021ma.
　　　　· 五机一体
　　　　· 内涵运动控制器
　　　　· 性能优异
　　　　· 指令平滑功能
　　　　· 软件功能
　　　　· 通讯功能通讯接口 rs232/rs485
　　　　· 3种工作模式
　　　　· 10种控制模式自由切换
　　　　· 自动增益调整
　　　　· 高响应,高均一性适应应.
　　2．6纠偏控制器+.同步电机 控制纠偏,跟随2个位移传感器做位置跟随,防治跑偏。
　　2．7编码器 测定纤维长度，1pluse/1mm
　　2．8电气系统结构图（图2）

　　3 文本画面规划:

　　4 工艺系统自动化原理设计
　　4．1对于锥度的一些计算（参见图9锥度控制原理图）
　　锥度用于在张力补偿，当收卷直径加大到一定时候，每增加100米张力增加1%，满足张力控制，辊径一直在增加，其数学模型可以根据原始辊径与纤维厚度计算，根据公式辊径=d0+增加辊径
　　　　增加辊径=（收卷长度/pi）层数
　　其中：d0---原始辊径
　　pi=3.14
　　收卷长度=编码器反馈值
　　张力=扭矩/辊子半径
　　举例说明：
　　如收卷长度2400米，锥度起始长度1000米，锥度设定50，额定扭矩=14.2n.m 扭矩设定值=50%
　　　　则：锥度控制长度 2400-1000=1400米
　　增加扭矩 1400/50=28
　　28*1%=28%
　　实际扭矩=14.2*78%=11.076
　　实际张力需要乘以减速比13 则实际为(11.076/0.38)*13=37.8kg

图9 锥度控制原理图
　　
　　4．2后牵引系统控制原理（参见图10控制原理图）
　　后牵引在浮动辊未动作,定速运转
　　若浮动辊启动,变速运行,速度利用pid调节，达到速度控制。

　　4．3电子纠偏装置原理设计（参见图11控制原理）
　　根据两边位置控制同步电机做位置跟随,保证收卷位置.

图11 电子纠偏装置原理设计
　　
　　4．4 纤维长度测量
　　编码器输出a/b相信号,利用plc的c251硬件高速脉冲输入测定步长,占用hhsco,1pulse对应1mm,硬件高速口的reset和start用内部m1264,m1264,m1273/m1274控制.
　　d1225=1 为1倍频模式
　　4．5 班产计算
　　根据设定的当前班次,计算班产,如更换卷则需要重新计算班产,同时记录时间和日期.
甲乙丙班产合计为总产.
　　根据时间,日期和年月可以查询产量,需要占用5个文件寄存器,可以读出和写入.
　　此时候,程序采用变址寄存器e/f来寻址.非常便捷.
　　eh plc文件寄存器共10000个.
　　4．6 其它设计
　　扭矩:用通讯方式写入地址010ch,伺服扭矩参数1.读取伺服的输出状态0409h,利用台达plc 的son指令判断on位,确定输出状态.
　　张力计算前面已经介绍,主要是增加的卷径计算,终资料为一离散数列.
　　扭矩需要做一定的补偿,引入锥度算法,可以逼近实际扭矩.
　　该数学公式中辊径,扭矩,张力均为变量.
　　张力=扭矩/辊径
　　读伺服输出p4-07,监控伺服输出状态.
　　文本的画面更换用plc内部的寄存器控制.
　　5　　程序设计
　　5.1　　流程图
见图12所示：

　　5．2 plc输入输出点规划：

　　5．3 伺服参数设置:
　　　　p1-00----000
　　　　p1-01----03
　　　　p1-07----2
　　　　p1-12---010ch给定
　　　　p1-36---
　　　　p1-44---1
　　　　p1-45---1
　　　　p2-00----30
　　　　p3-00----04
　　　　p3-01---1
　　　　p3-02---1
　　　　p3-05---2
　　6 结束语
　　该系统上台达的eh高功能可编程控制器,变频器,文本显示器,中惯量伺服在玻璃纤维后处理生产线成功应用,控制大卷径放料和收料,全套的机电产品高性能的表现,方便用户的维护和使用,系统稳定得到用户的好评,这是其它产品所无法比拟的.提高了中国纤维布处理能力和中国电子印刷板设备水平的发展.