薄膜传动同步和卷绕控制方案_薄膜_传动同步

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薄膜传动同步和卷绕控制方案

广州市友信自动化技术有限公司

2009/7/8 11:43:00

薄膜传动同步和卷绕控制方案

对于本控制系统,由于传动的变频器采用了与S7-300的PLC的PROFIBUS-DP现场总线通信方式,因此变频器的各种运行的参数以及变频器的参数很方便的读出和设定。

同步控制方案

1．对于目前后面一台2.2KW电机的牵引辊与前面进行高精度的同步,其方案就是采用丹佛斯变频器加同步卡,从而实现主从控制。其控制的示意图如下：

2 传动系统描述

2．1 对于系统的后面牵引传动的电机，都采用变频电机（有强冷风扇）。

2．2 电机M1，M2所用的编码器采用长线驱动的2048PPR编码器。

2．3 对于系统传动，采用丹佛斯变频器主从同步，以电机M1主机，牵引电机M2作为从机跟随主机的变化。电机M2的变频器采用VLT5000系列变频器，并且加装同步控制卡，保证跟随主机作相位角度速度同步或者线速度同步。

2．4 1#、2#辊由于直径各不相同，但所运转的其线速度是相同而对应的各电机速度不一样，从而通过总线西门子PROFBUS-DP通信的方式将后面2。2.2KW的相对于全面全一级的主机速度来改变比例达到线速度同步，其比例系数可以精确到小于万分之一，其比例系数由人机界面来设定，也可以通过变频器的操作面板来设定。

2．5 通过总线DP方式，可以将其2.2KW牵引辊的线速度等有利于操作的参数都显示到人机界面上。

2．6 采用这种主从同步传动控制方式，实现同步和控制简单，真正的实现同步启动停止和同时按照比例的加减速控制。同步误差精度可以控制在40QC。

卷绕控制方案

薄膜卷绕对于张力的控制精度要求比一般的材料卷绕要高，根据薄膜材料的特性要求对其卷绕的张力能够随其卷的直径增大而不断的变化，这样就不能象一般的卷绕使用张力固定的给定，即需要有个张力锥度控制，否则就会损伤卷轴或者造成内部褶皱以及变形。因此薄膜卷绕的张力控制方式是比较复杂的，但是通过PLC以及高性能的变频器还是能够实现的。

2．方案的描述

２．１对于卷绕电机采用丹佛斯VLT5000变频器加装其卷绕卡做卷绕驱动。其中变频器工艺过程闭环控制。

　２．２其中活动浮辊连接一电阻尺，带动直线运动的电阻尺输出0-10VDC电压信号作为变频器的张力反馈信号。

2．3 系统的线速度信号通过检测前一级牵引辊的速度，经过计算处理后直接送给其卷绕变频器作为速度前馈。

2．4 张力的锥度计算由PLC完成后，来作为卷绕卡的调节的浮辊零点设定（100.00%）。

2．5 用一个光电电眼PRX来计数卷绕所卷的圈数，从而来计算出现时卷径的大小。

2．5 控制的原理图：

3．实现的功能说明

3．1 对于卷绕卡的说明：丹佛斯变频器的卷绕卡一般的只适合平面卷绕张力恒定控制，不适合中心卷绕的张力控制，但在这里由于前馈速度和张力设定是经过PLC里面的数学处理后再由卷绕卡控制，看起来是恒张力控制其实实质是变张力控制。其常规的卷绕卡控制示意图1

3．2 在PLC里设定卷绕的原始直径D₀、薄膜的厚度N、要卷绕的最大卷直径D_MAX，那么现时的卷径通过PLC计数计算而来的D。当初始卷绕的时候根据产品的需要设定原始的张力T₀_。。

3．3 计算卷绕的前馈速度： 通过PLC将前级的2.2KW的牵引辊速度通过PROFBUS-DP通信方式读取速度频率F1，经过PLC计算后得卷绕的前馈速度频率F=（D1/D）*F1，再通过DP传送到卷绕变频器作为其前馈速度给定。

3．3 工艺闭环过程PID给定计算：变频器采用工艺闭环过程PID的张力控制方法，PID的给定值应该设定为用户需要的张力值。但是这里的张力不是一个常数，而是一个随着卷绕的直径变化而不断变小的数值，即张力有一个锥度。如下图2：

3．4 对于现时的实际理想的张力锥度的表达式T= T₀*[1-K*（1- D₀/D）]。其中T₀为初始设定的张力大小、K为张力锥度系数、D₀为初始直径、D为实时卷绕直径。也就是说张力是卷绕直径的函数，通过PLC计算处理后以最大的张力（100%）的百分比形式给定，再由DP通信的方式写给变频器的参数P290（调节辊的零点设定）。这样由变频器控制后就保持那个浮动调节辊稳定在设定点上。

3．5 本卷绕的控制方案是有PLC和变频器共同实现的，这个就要求PLC和变频器处理的速度很快的，而对于S7-300的PLC的PROFBUS-2DP采用的是3M通信速率能够满足要求的。