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丹佛斯變頻器與MCO305電子凸輪功能在鋪網機上的應用

2019年11月13日 19:34:19 中國傳動網

 摘要:丹佛斯FC302高性能驅動器加上新一代MCO305高速運動控制器,可實現電子凸輪控制功能。電機可以選用異步或同步伺服電機。支持各種各樣的電機反饋裝置,如普通增量編碼器、絕對位置編碼器和旋轉變壓器。本文就丹佛斯MCO305電子凸輪控制功能在鋪網機上的應用加以詳細論述。

關鍵詞:鋪網機;電子凸輪

引言:鋪網機是無紡布制造的關鍵設備,舊式鋪網機換向時要求加減速時間盡量短,負載沖擊大,不利于進一步提高生產速度。新型鋪網機采用多伺服驅動,柔性換向,負載沖擊小,適用于高速生產的要求。對新型鋪網機的工作原理進行分析以后,可以將其各軸的運動特性規劃為電子凸輪曲線,并用虛擬主軸的辦法,實現多軸位置同步控制。

一、新型鋪網機的工作原理:

新型鋪網機的工作原理見圖一,其中伺服A為下跑車的驅動伺服,決定了下跑車的運行速度;下跑車就是鋪網頭,下跑車的速度就是鋪網機的鋪網速度。伺服B驅動前碳簾運行,前碳簾a段速度是鋪網機的原料輸入速度,要與前端設備速度同步。伺服C驅動上跑車運行。伺服D驅動后碳簾運行。伺服E驅動底簾運行。前碳簾在下跑車出口處的速度就是原料的出口速度。如果要求均勻鋪網,則出料速度必須等于下跑車速度的絕對值;另外要求原料輸入速度要等于Vi,保持恒定不變。根據上述兩條基本運動約束條件,可以分別推算出各臺伺服在鋪網時的運行速度特征曲線。

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二、分析新型鋪網機的運行速度特性:

當下跑車從左往右運動時,伺服B保持靜止,伺服A的平均速度要等于Vi,伺服C的速度要等于Vi/2。當下跑車從右往左運行時,伺服A的平均速度依然等于Vi,但是方向相反,伺服B的速度為伺服A的2倍,伺服C的速度為伺服A的速度加上Vi/2。下面以伺服B為例,分析如何用電子凸輪控制功能控制伺服B的運行。圖二為鋪網機工作時伺服B的運行速度特征曲線。圖中Vi為原料輸入速度,T為鋪網頭從一端走到另一端花費的時間,ta為伺服B的加速時間,ta決定了凸輪曲線的平滑度,為簡化問題分析,本文中假設ta等于0.2T。

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為了實現伺服B的電子凸輪控制,接下來需要將伺服B的運行速度特征曲線轉化為伺服B的電子凸輪曲線,轉換步驟如下:

令主軸的總長度為2倍的鋪網幅寬,假設幅寬為2000mm,則主軸長度為4000;

鋪網機從左向右鋪網時伺服B的速度為零,所以位置也為零;

設置電子凸輪特征點a坐標為(0,0)

設置電子凸輪特征點b坐標為(2000,0)

鋪網機從右向左鋪網時,伺服B速度從0勻加速到VB,加速時間為ta=0.2T;

根據S=V×t/2,計算得到電子凸輪特征點c坐標為(2400,500)

利用加減速的對稱,得到電子凸輪特征點d坐標為(3600,7500)

最后一點e坐標為(4000,8000)

三、生成電子凸輪曲線:

丹佛斯MCO305的開發軟件為APOSS,內置電子凸輪曲線生產功能,加上述計算得到的a、b、c、d、e五點電子凸輪曲線特征點按軟件要求填入表格,就能自動生成如圖三所示的電子凸輪曲線。

0.03.jpg  

用戶程序里也提供專用指令,能夠根據鋪網實際幅寬、加速度等參數實時計算生成新的電子凸輪曲線。當新的電子凸輪曲線生成以后,MCO305的固件程序能在當前電子凸輪周期執行完畢以后,立即自動切換到新的電子凸輪曲線繼續運行。

四、控制系統構成:

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驅動系統的整體結構如圖四,每根軸獨立按自己的電子凸輪曲線運行,屬于典型的分布式控制系統,對主控制器的性能要求,一般的PLC就能勝任。由于每根軸都與主軸保持電子凸輪同步關系,所以總體上可以實現多軸同步的控制需求。其中下跑車運動控制器比較特殊,他具有虛擬主軸脈沖輸出的功能,代替主控制器發送主軸脈沖信號。

PLC和人機界面屬于標準的應用,此文不再贅述。

應用案例:

杭州某紙業有限公司是一家生產新聞用紙的大型造紙企業,生產設備(造紙機)上需要用大量造紙毛毯。為降低采購成本,紙廠決定采用水刺無紡布織造工藝自己生產造紙毛毯。客戶前期設計時參考了德國奧特發(Autefa)的相關設備,在鋪網工段采用當今最先進的高速交叉鋪網工藝。在與客戶共同研究了原型機的工作原理以后,決定使用5臺驅動器按照電子凸輪模式運行以滿足控制要求。為此,在丹佛斯MCO305運動控制卡的APOSS編程環境下,分別編制了5臺驅動器的電子凸輪曲線自動生成程序及總控制程序。經過現場一周時間的調試,設備運行正常,生產速度和精度達到設計要求。

如今該鋪網機已經連續穩定運行了一年多,客戶對丹佛斯變頻器的質量表示滿意;認為設備操作方便,與進口同類設備沒有差別;用戶界面友好,變頻器的狀態及警告顯示簡單易懂,勝于一般的伺服驅動器。

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供稿:夏明 上海津信變頻器有限公司

本文鏈接:http://www.urvtm.tw/tech/detail.aspx?id=38214

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