西门子自动控制产品在浆纱机控制中的应用
2006/5/13 11:51:00
【内容提要】
本文主要介绍了西门子的伺服驱动器、伺服电机和控制系统在七单元浆纱机上的应用效果，
【关键词】
浆纱机、伺服驱动器、伺服电机、PLC
一、 概述
浆纱是纺织工业的一道重要工序，对自动控制系统的精度和速度响应等要求较高。从纱线的退卷开始，浆槽浸浆、烘房烘干到卷绕成型，中间要经过伸长控制、温度控制、回潮控制、张力控制、计长控制、卷绕控制等多种高精度控制过程，使纱线变为具有所需要的适宜回潮率、伸长率、上浆率和卷绕张力的实用价值的经纱。
二、 性能特点
在深入分析了浆纱机各项功能的基础上，北京海讯通电子技术有限公司与德国西门子公司合作研制了七单元浆纱机电气控制系统，成功结合了西门子公司在纺织工业领域多年的经验和应用成果，及我国纺织机械制造厂家和最终用户的需求，采用西门子公司最新的MASTERDRIVERS MC伺服驱动器和数字伺服电机、以及S7-300PLC，大屏幕操作单元MP370，设计制造了具有世界先进水平的浆纱机控制系统。经实际试车验证，本系统的技术方案配置和实际效果优于国内外同类机型。主要特点和性能如下：
＊性能指标比较
系统特色
1． 电气控制系统采用全套德国西门子元器件。从空气开关、接触器到PLC、操作单元、伺服变频驱动器、伺服电机全部选用西门子器件，结合西门子提供的专用卷绕软件、位置控制软件、自动同步软件，轻松实现自动控制系统的高精度、高性能、高可靠性；易于维护，使用户得到全面的售后服务，实现西门子的全集成自动化解决方案。
2． 高性能价格比。性能最优：采用西门子最新技术的MASTERDRIVER MC伺服驱动器和机床专用的高精度伺服电机，高响应、高动态特性；价格最低：西门子是目前世界上最大的机床数控系统供应商，产品性能先进，产量大，纺织业只是应用之一，将数控系统的质优价廉产品应用于纺织工业，是西门子的优势和强项，而其它中小公司研制的专用产品势必在开发费用、产量价格和性能水平上无法与西门子相匹敌。
3． 采用汉化人机界面，适合中国用户。人机界面博采世界多家纺织机械生产厂家之精华，结合西门子专用软件和中国特色，开发出适合中国用户要求和习惯的低成本软件方案，实现最优控制和最佳效能。
三、 系统软硬件构成
浆纱机机械部分是无锡市华力纺织机械厂生产的新型七单元浆纱机，北京海讯通电子技术有限公司根据国外先进经验并结合我国实际情况，采用西门子产品的配置情况如下：
传动控制：此方案采用西门子最新的“运动控制系统” MASTERDRIVER MC伺服驱动器和数字伺服电机，实现浆纱工艺过程的高速度和高精度。
操作面板：大屏幕（12.1″TFT）MP370显示单元，应用组态画面30多幅，动画显示工艺过程，工艺参数一目了然，快捷键操作非常方便。数据存储采用数字芯片，无硬盘，安全可靠，温度适应范围广，不会死机。集成的PROFIBUS DP接口使操作单元与PLC的数据传输更快捷，高速。
S7-300系列PLC：CPU315-2DP控制器具有DP接口，可以方便的与MP370和MC进行高速通讯。
PROFIBUS DP总线：PROFIBUS DP是用于全集成自动化的系统总线，可以提供最大12M bps的传输速率。由于优越的传输特性和高的传输速率，在上位机与下位机的通讯中被广泛采用
系统结构框图如下：
四、 主要控制过程说明
车速和伸长率控制：利用西门子MASTERDRIVER MC伺服驱动器独 有的装置间12Mbps同步数据传送功能及驱动器内置的位值－速度－转矩闭环控制系统，使伸长率控制精度达到0.01%，并且保证在升降速过程和稳态过程中保持不变，减少纱线断头，保证上浆率和伸长率。
回潮控制：利用当今世界最先进的德国mahlo回潮仪，在线测量纱线的回潮率，由回潮检测控制仪输出控制信号和参考信号，PLC自动控制全机车速在设定范围内升降，以达到控制回潮率的目的。
烘房温度控制、浆槽温度控制：浆液温度和烘房温度的自动控制是获得良好上浆及伸长率、回潮率的必要条件。独立的硬件PID控制，响应速度快，实时性好，具有低速防过烘功能。
浆槽压力控制：压浆辊压力随着车速的变化按照预先定义的多段斜率曲线变化，满足上浆率在不同速度下保持一致。控制曲线可自由定义，适应更多纱线品种。
卷绕控制：运用西门子独有的精确卷绕控制软件（系统自动运算材料的转动惯量、摩擦力等），无需张力传感器，能够将织轴从φ100mm卷到φ1000mm。卷绕张力可以实现从0－500K gf曲线设定。
结束语
本套七单元浆纱机电器控制系统采用了多项德国西门子公司最新先进技术，在西门子公司的全套技术支持下研制开发成功，具有技术先进、性能优秀、价格合理等特点。
由于采用先进技术，减少功率损耗，使系统总功率减小，如卷绕电机采用西门子通用数字主轴电机，加上特种卷绕软件，只需要9.5KW，而其他厂家用特种卷绕电机或变频电机需要22KW，因此本套全伺服控制系统总价甚至比其它厂家的普通变频系统还便宜，打破了以往伺服系统价格高昂的观念。
本系统已经成功运行多年，并且已经有四十多套二单元浆纱机、三单元浆纱机、及多单元染浆联合机等各类纺织机械全套伺服系统质优价廉的运行案例。同时我公司已经成功改造了301，306，大雅TAYA-500型单浆槽浆纱机多台，有的已经运行了3年多了，用户反映良好，取得了较好的社会效益和经济效益。
北京海讯通电子技术有限公司 黄国杰 先生 010 62142072，13810296108
本文主要介绍了西门子的伺服驱动器、伺服电机和控制系统在七单元浆纱机上的应用效果，
【关键词】
浆纱机、伺服驱动器、伺服电机、PLC
一、 概述
浆纱是纺织工业的一道重要工序，对自动控制系统的精度和速度响应等要求较高。从纱线的退卷开始，浆槽浸浆、烘房烘干到卷绕成型，中间要经过伸长控制、温度控制、回潮控制、张力控制、计长控制、卷绕控制等多种高精度控制过程，使纱线变为具有所需要的适宜回潮率、伸长率、上浆率和卷绕张力的实用价值的经纱。
二、 性能特点
在深入分析了浆纱机各项功能的基础上，北京海讯通电子技术有限公司与德国西门子公司合作研制了七单元浆纱机电气控制系统，成功结合了西门子公司在纺织工业领域多年的经验和应用成果，及我国纺织机械制造厂家和最终用户的需求，采用西门子公司最新的MASTERDRIVERS MC伺服驱动器和数字伺服电机、以及S7-300PLC，大屏幕操作单元MP370，设计制造了具有世界先进水平的浆纱机控制系统。经实际试车验证，本系统的技术方案配置和实际效果优于国内外同类机型。主要特点和性能如下：
＊性能指标比较
系统特色
1． 电气控制系统采用全套德国西门子元器件。从空气开关、接触器到PLC、操作单元、伺服变频驱动器、伺服电机全部选用西门子器件，结合西门子提供的专用卷绕软件、位置控制软件、自动同步软件，轻松实现自动控制系统的高精度、高性能、高可靠性；易于维护，使用户得到全面的售后服务，实现西门子的全集成自动化解决方案。
2． 高性能价格比。性能最优：采用西门子最新技术的MASTERDRIVER MC伺服驱动器和机床专用的高精度伺服电机，高响应、高动态特性；价格最低：西门子是目前世界上最大的机床数控系统供应商，产品性能先进，产量大，纺织业只是应用之一，将数控系统的质优价廉产品应用于纺织工业，是西门子的优势和强项，而其它中小公司研制的专用产品势必在开发费用、产量价格和性能水平上无法与西门子相匹敌。
3． 采用汉化人机界面，适合中国用户。人机界面博采世界多家纺织机械生产厂家之精华，结合西门子专用软件和中国特色，开发出适合中国用户要求和习惯的低成本软件方案，实现最优控制和最佳效能。
三、 系统软硬件构成
浆纱机机械部分是无锡市华力纺织机械厂生产的新型七单元浆纱机，北京海讯通电子技术有限公司根据国外先进经验并结合我国实际情况，采用西门子产品的配置情况如下：
传动控制：此方案采用西门子最新的“运动控制系统” MASTERDRIVER MC伺服驱动器和数字伺服电机，实现浆纱工艺过程的高速度和高精度。
操作面板：大屏幕（12.1″TFT）MP370显示单元，应用组态画面30多幅，动画显示工艺过程，工艺参数一目了然，快捷键操作非常方便。数据存储采用数字芯片，无硬盘，安全可靠，温度适应范围广，不会死机。集成的PROFIBUS DP接口使操作单元与PLC的数据传输更快捷，高速。
S7-300系列PLC：CPU315-2DP控制器具有DP接口，可以方便的与MP370和MC进行高速通讯。
PROFIBUS DP总线：PROFIBUS DP是用于全集成自动化的系统总线，可以提供最大12M bps的传输速率。由于优越的传输特性和高的传输速率，在上位机与下位机的通讯中被广泛采用
系统结构框图如下：
四、 主要控制过程说明
车速和伸长率控制：利用西门子MASTERDRIVER MC伺服驱动器独 有的装置间12Mbps同步数据传送功能及驱动器内置的位值－速度－转矩闭环控制系统，使伸长率控制精度达到0.01%，并且保证在升降速过程和稳态过程中保持不变，减少纱线断头，保证上浆率和伸长率。
回潮控制：利用当今世界最先进的德国mahlo回潮仪，在线测量纱线的回潮率，由回潮检测控制仪输出控制信号和参考信号，PLC自动控制全机车速在设定范围内升降，以达到控制回潮率的目的。
烘房温度控制、浆槽温度控制：浆液温度和烘房温度的自动控制是获得良好上浆及伸长率、回潮率的必要条件。独立的硬件PID控制，响应速度快，实时性好，具有低速防过烘功能。
浆槽压力控制：压浆辊压力随着车速的变化按照预先定义的多段斜率曲线变化，满足上浆率在不同速度下保持一致。控制曲线可自由定义，适应更多纱线品种。
卷绕控制：运用西门子独有的精确卷绕控制软件（系统自动运算材料的转动惯量、摩擦力等），无需张力传感器，能够将织轴从φ100mm卷到φ1000mm。卷绕张力可以实现从0－500K gf曲线设定。
结束语
本套七单元浆纱机电器控制系统采用了多项德国西门子公司最新先进技术，在西门子公司的全套技术支持下研制开发成功，具有技术先进、性能优秀、价格合理等特点。
由于采用先进技术，减少功率损耗，使系统总功率减小，如卷绕电机采用西门子通用数字主轴电机，加上特种卷绕软件，只需要9.5KW，而其他厂家用特种卷绕电机或变频电机需要22KW，因此本套全伺服控制系统总价甚至比其它厂家的普通变频系统还便宜，打破了以往伺服系统价格高昂的观念。
本系统已经成功运行多年，并且已经有四十多套二单元浆纱机、三单元浆纱机、及多单元染浆联合机等各类纺织机械全套伺服系统质优价廉的运行案例。同时我公司已经成功改造了301，306，大雅TAYA-500型单浆槽浆纱机多台，有的已经运行了3年多了，用户反映良好，取得了较好的社会效益和经济效益。
北京海讯通电子技术有限公司 黄国杰 先生 010 62142072，13810296108
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