勤德时将和利时PLC（英威腾变频器）集成于拉丝排线设备控制系统

　　方案描述

　　本文档所描述内容旨为中航工业625所拉丝排线设备提供一套经济、可行的控制方案。方案的总体系统结构如图1所示：

　　图1: 系统结构图

　　整个系统有以下优点：单机独立控制，可以任意添加或删除下一控制单元;每个单机控制单元采用以太网接口，内置Modbus TCP协议模块，上位服务器或PC通过该接口可以与任意一台单机进行数据采集或方案调整操作。整套系统既独立(单台内部自协调控制)，又统一(每个单机设备通过以太网与上位PC构成一套监控系统)。此外系统实时响应特性高，每个控制单元将接收的编码器信号通过高速同步算法功能，将其转接到下一个控制单元，每个延时不超过1ms。例如一套设备有20个控制单元，其最大延时(控制器接到主编码器信号的时间)只为20ms，从根本保证了系统中各个子单元的张力控制效果。

　　每个控制单元的单机结构如图2所示，采用和利时MC001运动控制模块做为每个单机的主控单元，其中轴1做为接收主编码器的接口，同时采用高速同步算法将轴1的接收信号再由轴4发出，其算法延时最大为1ms。轴0做为高速张力控制的核心轴，其编码器采集端接收本单元前端的张力检出编码器的反馈信号，根据与设定位置进行比较后，得出张力偏差，再经过内部的高速张力调节算法，得到一个张力的调节输出，该输出再与轴1的主动放卷轴的当前输出做一个精准叠加后，通过模拟量对控制的变频器当前转速进行实时调节，变频器采用和利时矢量变频，对速度做精准快速调节，从而实现张力的恒定控制。

　　此外，轴2做为排线轴控制伺服电机左右移动，其与主编码器轴1构成位置联动关系，根据需要完成最终的收卷排线的外沿形状，该收卷外形可以根据不同绕线工艺及材质要求，动态进行调整。无需像过去采用机械方式时，只能固定外形，改变外形还需要更改机械设置;另外提高了产品的一致性，使原来每个单元生产的绕线轴，其张力保持恒定，外形保持一致，提高了产品品质。

　　轴3做为系统翻转轴控制输出，当一个线轴完成绕线任务后，由轴3控制输出，驱动伺服实现自动翻转，从而完成自动换卷功能。

　　图2: 单机结构图

　　该套系统控制的核心特点有以下几点：

　　1. 控制器内置高速张力调节算法，直接根据张力摇摆轮的摆动检测来控制变频器的转速调节，是一套闭环调节方式，与传统的必须进行卷径实时复杂计算，得出卷径再倒推变频器当前的转速方法有着本质区别。

　　2. 内置张力算法速度高，标准为1ms，最快可以设定到250us，比传统PLC的张力算法高出10到20倍，比自带所谓张力控制的变频器算法速度高出近10倍。从而在根本上保证了整个单元系统的张力稳定控制。

　　实现张力与排线系统的有机统一，传统的控制方式，如张力变频器方式，其排线系统采用机械换向装置实现排线控制，无法调节排线的外形，另外相比采用PLC控制的系统，由PLC控制的张力与排线系统是互相独立的两套控制，二者没有任何互相关联的部分，PLC算法过于简单，无法实现根据张力实时调节排线的功能等。采用和利时MC001运动控制专用模块后，将各个调节算法虚拟化为轴的概念，利用轴的高速调节算法，同步算法，凸轮算法，将张力控制，排线控制整合为一个有机的统一体，可以有效降低过去经常会遇到的断线等问题，保持拉丝过程中，持续稳定的张力，提高产品的稳定可靠性。

　　单机配置表

　　除单机外，系统配置表