【正文】 該控制思想也可應(yīng)用到控制對象的參數(shù)可以直 /間接測量的其它控制系統(tǒng)中。狀態(tài)字 1為 CBl 板字 1(狀態(tài)字 ) i 002=219。開 /關(guān) 1 控制位于 CB1 板字 1 P697=4。附加設(shè)定位 1為 0 P438 = 0。 CBl 通訊板位于槽 2 P443=3002。 V/f 轉(zhuǎn)速開環(huán)控制 P208=1。為滿足該要求，變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)置 [23]如下。經(jīng)濟性較好，且可保證放卷機快速地升降速，提高動態(tài)響應(yīng)性能，而直流側(cè)不會過電壓。 3)變頻器參數(shù)的設(shè)置 分切機放卷機驅(qū)動用變頻器是 6SE70 型矢量變頻器。能夠快速、方便地連接到 profibusDP現(xiàn)場總線。 6SE70 型矢量變頻器配置 CB1 板后可與 profibvsDP 總線接口，變頻器之間傳送速度給定與狀態(tài)等。主要應(yīng)用于現(xiàn)場級 .是一種高速 (可達 12Mbit/s)和便宜的通信連接，它被設(shè)計為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散的 I/o 之間進行通信使用，可滿足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對于電機快速的時間響應(yīng)要求。 ProfibusDP(Distributive Peripheral，分布式外設(shè) )是 profibus 的重要組成部分。 CP3425能全自 動地處理與它相連接的設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，以及編輯和緩沖數(shù)據(jù)，用于 SIEMENS S7300 可編程序控制器和 profibusDP 主 /從接口模板 .作為主設(shè)備接口模板時，可鏈接多達 125 個從站。定時控制程序調(diào)用間隔為 lms 到 lmin，性能上滿足對分切機有關(guān)傳動電機進行實時轉(zhuǎn)速控制的要求。 CPU315DP 用于要求中到大規(guī)模的程序和通過 profibusDP進行分布式配置的設(shè)備，具有能進行浮點處理的STEP7 處理器和用于接口通訊的微控制器，可直接與編程器連接。圖中 : 2)控制系統(tǒng)硬件配置 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡圖見圖 38。從而確保分切機工作時包裝紙張力的穩(wěn)定。而放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量與其直徑的平方成正比。 在張力控制系統(tǒng)中利用自適應(yīng)控制，使變頻器工作在轉(zhuǎn)速開環(huán)的方式下，此時變頻器及電機的傳遞函數(shù)可近似為一個慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)。在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，一般反饋控制作用和自適應(yīng)控制 作用同時存在。其控制作用是基于一定的數(shù)學模型和一定的性能指標綜合出來的，采用的是“預(yù)測一辨識一控制”的方法，通過辨識 (包括對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能指標等的辨識 )而獲得自適應(yīng)能力。因此系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)控制原理。從而使調(diào)節(jié)輥保持在中間位置。 PLC 內(nèi)部根據(jù)分切機主傳動的速度、調(diào)節(jié)輥的位置、以及放卷輥的直徑等數(shù)據(jù)，經(jīng)運算得到并輸出放卷機變頻器的給定頻率，控制放卷機的運行。分切機主傳動變頻器控制主傳動電機跟隨控制面板上速度，電位器的設(shè)定值運動，放卷機變頻器及傳動電機的作用是控制包裝紙的放卷速度，使調(diào)節(jié)輥穩(wěn)定在平衡點附近，以間接地控制張力。由于調(diào)節(jié)輥所受到的向下的力 Fg 是重力和氣壓力的合力，該力是一個恒定的力，調(diào)節(jié)輥所受到的向上的力則是包裝紙的張力 T1和 T2。其放卷機控制系統(tǒng)原理如圖 3— 4 所示。 包裝紙分切機調(diào)節(jié)原理簡介 在分切時，為了使包裝紙平整、伏貼，必須使包裝紙保持一定的張力。 第 ２８ 頁 共 42 頁 在分切的過程中，由于放卷輥上包裝紙的直徑越放越小，放卷機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量的變化范圍很大，采用一般的控制方法難以取得滿意的控制效果。由主速節(jié)點測量到的包裝紙線速度必須實時傳到放卷節(jié)點，當某一軸上的包裝紙即將放完時，該部分的另一軸應(yīng)該提前轉(zhuǎn)動起來，并且線速度和主速節(jié)點傳過來的速度值保持一致，這樣才能實現(xiàn)無速度差轉(zhuǎn)接，以減少廢料。在升降速過程中，主速節(jié)點必須發(fā)送升降速標志給其它各節(jié)點，使他們在控制各自張力時作出相應(yīng)的補償，這個過程要求響應(yīng)快。 、分切部分的張力控制 卷紙包裝機有一套傳動系統(tǒng)，包括放卷，切斷，每個部分由一臺電動機帶動。然后徑向電機反轉(zhuǎn)，夾緊裝置松開，同時軸向電機反轉(zhuǎn)，使夾鉗機構(gòu)退回的原位。 夾鉗抓緊、旋轉(zhuǎn)、窩邊工位 2 第 ２６ 頁 共 42 頁 如圖 33所示，當?shù)竭_ V2 或 V6槽時，由該位的行程開關(guān)發(fā)出信號，夾鉗機構(gòu)軸向電機動作，打開氣缸電磁閥，使兩端的夾鉗機構(gòu)沿軸向運動，到限位開關(guān)時，軸向運動停止，夾鉗機構(gòu)徑向運動電磁閥打開，三個夾桿同時順著導(dǎo)軌徑向運動，當觸到抓緊開關(guān)時，抓緊動作結(jié)束。當工藝盤轉(zhuǎn)到 V3 或 V7 槽時，壓動行程開關(guān) SQa, KT1 得電，當延時到，其常開觸點閉合，放紙空心臺和托 盤推桿同時上升，重復(fù)上述操作， SQp 為到工位 1 時的行程開關(guān)，延時 150 毫秒后，工藝盤轉(zhuǎn)動，同時放紙空心臺和托盤推桿下降。推板位置調(diào)準后，按下 SB2 使 KA 得電，其常開觸點閉合，電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路才能實現(xiàn)連續(xù)動作。 第 ２５ 頁 共 42 頁 為了在正式工作前調(diào)整推紙空心臺和卷紙托盤推桿的位置，本線路設(shè)有操作選擇控制，由按鈕 SB2 和中間繼電器 KA 組成。卷紙和包裝紙已進入該工位，電機帶動工藝盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，同時插紙板向前運動，托盤推桿和推紙空心臺退回原位。因此我們選用交流伺服電機作為裝料機構(gòu)的執(zhí)行電機。步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速 (一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn) )需要 200∽ 400 毫秒。當主機停下來時，送卷紙電機不應(yīng)馬上停止，必須經(jīng)過一段延時后再停，否則將會出現(xiàn)下紙道短時缺紙或紙道 堵塞的現(xiàn)象，影響主電機的再次啟動。 ⒉變頻器的運轉(zhuǎn)控制 變頻器的運轉(zhuǎn)控制主要有運轉(zhuǎn)啟動、速度自動設(shè)定、故障報警停機故障提示和解除故障狀態(tài)。若所有的檢測和控制條件均有效，則按下啟動 按鈕可使主電機輕載低速啟動，并在一定時間延遲后自動控制變頻器的高速運轉(zhuǎn)。在 QS1 前引出的一路電源是為了給空調(diào)器和照明燈供電用，因為它們屬于附屬設(shè)備，與控制無關(guān)所以從 QSl 之前引出，以便在檢修時也不影響其正常使用。其控制部分則用一個 1KW 的變壓器 (TC2)將 380V 的電壓變?yōu)?220V，并且在輸出側(cè)分成五路，分別提供給工控機、 PLC, PLC輸入回路、 PLC 輸出回路和繼電器回路。工藝盤的轉(zhuǎn)動是由三相異步電機通過皮帶傳動帶動的，各加工工位的動作是通過順序邏輯控制電磁閥，以壓縮空氣、氮氣推動氣缸，從而帶動機械結(jié)構(gòu)移動來實現(xiàn)的。另外幾臺小功率輔助電機分別用于驅(qū)動開卷機構(gòu)，切紙機構(gòu)，送料機構(gòu)，插紙板，夾鉗機械手等。 本章小結(jié) 本章分析了卷紙包裝機工藝流程和包裝各動作的時序及包裝機速度的影響因素及提高方法，設(shè)計了包裝機控制系統(tǒng)的控制方案、運行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并第 ２３ 頁 共 42 頁 詳細介紹了組態(tài)的各模塊。 6SE70 系列變頻器功能強大、組態(tài)靈活，能適合各種場合的應(yīng)用需要。特別是在近年來投產(chǎn)的造紙機電氣傳動系統(tǒng)中較多采用了這種工程型變頻器來組態(tài)系統(tǒng)。同時，由于其內(nèi)部有開關(guān)量連接器和模擬量連接器及各種功能數(shù)據(jù)組，加上提供的豐富的自由功能模塊和自由控制方式，使該系統(tǒng)變頻器較多應(yīng)用于高動態(tài)性能傳動系統(tǒng)的頻率 控制、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制。 第 ２２ 頁 共 42 頁 變頻器的選擇 考慮到張力控制 系統(tǒng)對速度控制精度要求比較高，但負載不大的特點，在選擇變頻器時選用了西門子 SIMOVERT MASTER DRIVES 6SE70VC 矢量型變頻器⒀ (容量在 2. 237kw，屬于小功率變頻器 )，配套電機則是西門子專用帶光電編碼器交流感應(yīng)電動機 (3相， 380460V)。 機架 1 上由 24V電源通 過 IM361 向其它模板供電，另外插入 SM322 共 3塊，數(shù)字輸入板 SM321 共 4塊，這些模塊從 S7300 背板總線吸取的電流為 : 70*3+4*25=310 ( mA ) 也沒有超過 IM361 所能轉(zhuǎn)供的電流 0. 8A。機架 0 上 24V 電源由CPU3152DP 向其它模板供電、另外插入 IM360, CP3435 各 1 塊， SM331 模擬輸入板2塊， SM332 數(shù)字輸出板 4塊。故在設(shè)計系統(tǒng)時考慮每塊模塊的電流消耗和功率損耗 是非常必要的。在確定所有的模塊并組建 S7 300系統(tǒng)時要選擇合適的電源模塊。 在實時控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要辦法。電流超過 7A 時，電壓跌落，跌落后可自動恢復(fù) 。如輸出電路過載，則 LED閃爍 。電源輸出指示器用一個 LED指示 24伏直流輸出。另外，為了使模擬量輸入模塊獲得最佳的抗干擾性能，可以將不使用的通道與 M短接。模塊上需接 24VDC 的負載電壓 L+，有反接保護功能。循環(huán)時間是對外部模擬信號的采樣間隔。即通過模擬切換開關(guān)，各個輸入通道按順序一個接一個轉(zhuǎn)換。它用于不帶附加放大器的模擬執(zhí)行元件和傳感器 ，可以將擴展過程中的模擬信號轉(zhuǎn)化為 S7300 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。 S7300 的 CPU用 16 位的二進制補碼表示模擬量的值，其中最高位為符號位，“ 0” 表示正值，“ 1” 表示負值。SM331 可選的積分時間有 :25ms， 167ms， 20ms 和 100ms。積分式 A/D 轉(zhuǎn)換的積分時間直接影響到 A/D 轉(zhuǎn)換時間和 A/D轉(zhuǎn)換精度。模塊主要是由 A/D 轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。該模塊輸出具有短路保護功能，適用于連接電磁閥、接觸器、小功率電機燈和電機啟動器。32 個輸出點，分成 8 組 。按負載回路使用的電源不同分為 :直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓時， LED 亮。數(shù)據(jù)采集部分與背板總線通過光電耦合器隔離。然后送至輸入緩沖器等 待 CPU采樣，采樣時，信號經(jīng)過背板總線進入到輸入映像區(qū)。 CP343 一 5 通訊處理器具有 SIMATICS7300 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，其 9針 D型連接器用于連接 PROFISUS , 4 針端子排用于連接外部24V直流電源電壓。與編程器、人機界面裝置進行通訊 。它內(nèi)部帶有微處理器，用來分擔 CPU 的通訊任務(wù)，并支持其它 的通訊連接?？赏ㄟ^電源連接器連接 PS307 負載電源。 IM360 必須安裝在 S7300 的 0 號主機架 上， IM360 和 IM361 之間的最大距離不超過 10 米。如果 CPU 不確認此機架，則 LED 閃爍。接口模塊是自組態(tài)的，無需進行地址分配。主機架和擴展機架之間通過接口模塊 IM360 和IM361 形成統(tǒng)一的整體。它可以裝載中等規(guī)模的程序，并具有中等的指令執(zhí)行速度。此外，還有 38 個系統(tǒng)功能塊 SFC 集成在操作系統(tǒng)中供用戶調(diào)用；有 9 個系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 SDB 裝載 S7300 系統(tǒng)參數(shù)。 CPU315 可調(diào)用 128 個功能塊 FB ( 0127)； 128 個功能調(diào)用 FC（ 0127)； 127 個數(shù)據(jù)塊 DB（ 12 0 保留 )。 CPU3152DP 的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動的用戶程序掃描過 程。每執(zhí)行 1000 條二進制指令約需 ，最大可擴充 1024 點數(shù)字量 I/O 或 128 路模擬量通道。除此之外，另一個重要的任務(wù)就是接受工控機 (上位機 )的控制命令，以進行全自動包裝循環(huán)。 根據(jù) I/0 點數(shù)的確定要按照實際點數(shù)再加 20 %30%的備用量及其特性，配置了如下的模塊⑾： ⒈ 2 個模擬量輸入模塊 (SM331 AI8*12Bit):可提供具有 12 位分辨率的總數(shù)為 16 路的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道； ⒉ 4 個模擬量輸出模塊 SM332(AO 4*12Bit):可提供具有 12 位分辨率的總數(shù)為 16 路第 １９ 頁 共 42 頁 的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道； ⒊ 4 個數(shù)字量輸入模塊 SM321 CDI32*24VDC):可提供總數(shù)為 128 路的開關(guān)量輸入通道； ⒋ 3 個數(shù)字量輸出模塊 SM322 D032*24VDC/0. 5A:可提供總數(shù)為 96 路的開關(guān)量輸出通道； ⒌ 中央處理單元 CPU3152DP； ⒍ 通訊處理器 CP3435 ⒎ 接口模塊 IM360 和 IM361。除此之外，它自帶的 STEP7 編程 軟件功能強大，使用方便，也使開發(fā)過程變得簡單快捷。它具有很強的計算能力和完善的指令集，以及通過 MPI 接口和SINEC LANS 聯(lián)網(wǎng)的能力，適用于高速的過程處理需要。當任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加的模塊對 PLC 進行擴展。其模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)、和易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得 S7300 成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的方案。然后確定系統(tǒng)的規(guī)模、機型和配值。工控機由一臺 500VA 的不間斷電源 UPS 供電，保證報表數(shù)據(jù)的完整記錄。 控制系統(tǒng)主要器件的選擇 卷紙包裝機控制系統(tǒng)主要器件包括工控機 (另配顯示器 )、 PLC、變頻器等。工控機用來進行參數(shù)的修改與設(shè)定、全自動控制、在線監(jiān)視、傳送信息等工作。 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系 在前面己經(jīng)說明，本系統(tǒng)采用可編程控制器 (PLC)和工控機兩級控制的結(jié)構(gòu)。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，由于包裝機運行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接收到操作人員的停止運行指令或設(shè) 備出現(xiàn)故障或異常情況時才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車。與運行方式的設(shè)計相對應(yīng)，還必須考慮停止運行方式的設(shè)計。在自動方式下，中途若按下復(fù)位按鈕，則系統(tǒng)要繼續(xù)運行到第一步開始位置