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    焊丝层绕机控制方案

     


    一、层绕机系统介绍

    层绕机是将生产好的大盘焊丝层层均匀地卷绕在小盘上,包装成成品。目前国产的层绕机大多只处于半自动状态,对操作工要求高,绕线工艺不易掌握,控制主要难度在于排线。

    按其结构及排线控制方式大体可以分为:1)凸轮式运动轨迹排线方式层绕机。根据主轴的转速经PLC(或单片机)运算后控制步进电机运转,由步进电机带动凸轮旋转运动,是开环控制且受机械加工精度和机械运动精度的影响,所以排线效果不是很理想,需靠操作人员的技能来弥补机械误差,最高10m/S;2)交流伺服排线方式层绕机。根据主轴的转速经PLC(或单片机)运算后控制伺服电机运转,伺服电机再以速度模式带动排线器,由于采用的是速度模式精度受到影响,也需人为干预绕线,最高12m/S;3)液压伺服机构+交流伺服排线方式层绕机。液压伺服机构带动工作盘反复运动,交流伺服机构做微调,保证排线器与工作盘相对位置合理。由于是位置控制精度高运行速度也快但制造成本也很高,所以推广受到限制。

    按放线控制的不同还可分为:1)被动放线层绕机。放卷只给一定的制动力,无法实现倒转,张力波动大、易断丝等不足,它主要用于相对简单精度不高速度低的场合;2)主动放线层绕机。由张力架检测到的张力反馈信号给PLC调整变频频率,实现恒张力控制、能灵活倒转、它主要用于相对控制精度高速度快的场合。

    二、层绕机控制要求

    l        准确计米、计重,误差在0.1%以内;

    l        到达设定的重量或米数后自动减速并停车;

    l        断线检测并自动停机;

    l        实现绕线过程恒张力、恒线速控制;

    l        操作简单、精度要高、速度要快;

    l        起停平稳快速,无断丝现象;

    l        各种参数设置、信息显示和故障报警功能;

    三、汇川变频器在层绕机上实现方案

    两台都是用MD320控制,如下图所示。



    焊丝层绕机控制方案

    一、层绕机系统介绍

    层绕机是将生产好的大盘焊丝层层均匀地卷绕在小盘上,包装成成品。目前国产的层绕机大多只处于半自动状态,对操作工要求高,绕线工艺不易掌握,控制主要难度在于排线。

    按其结构及排线控制方式大体可以分为:1)凸轮式运动轨迹排线方式层绕机。根据主轴的转速经PLC(或单片机)运算后控制步进电机运转,由步进电机带动凸轮旋转运动,是开环控制且受机械加工精度和机械运动精度的影响,所以排线效果不是很理想,需靠操作人员的技能来弥补机械误差,最高10m/S;2)交流伺服排线方式层绕机。根据主轴的转速经PLC(或单片机)运算后控制伺服电机运转,伺服电机再以速度模式带动排线器,由于采用的是速度模式精度受到影响,也需人为干预绕线,最高12m/S;3)液压伺服机构+交流伺服排线方式层绕机。液压伺服机构带动工作盘反复运动,交流伺服机构做微调,保证排线器与工作盘相对位置合理。由于是位置控制精度高运行速度也快但制造成本也很高,所以推广受到限制。

    按放线控制的不同还可分为:1)被动放线层绕机。放卷只给一定的制动力,无法实现倒转,张力波动大、易断丝等不足,它主要用于相对简单精度不高速度低的场合;2)主动放线层绕机。由张力架检测到的张力反馈信号给PLC调整变频频率,实现恒张力控制、能灵活倒转、它主要用于相对控制精度高速度快的场合。

    二、层绕机控制要求

    l        准确计米、计重,误差在0.1%以内;

    l        到达设定的重量或米数后自动减速并停车;

    l        断线检测并自动停机;

    l        实现绕线过程恒张力、恒线速控制;

    l        操作简单、精度要高、速度要快;

    l        起停平稳快速,无断丝现象;

    l        各种参数设置、信息显示和故障报警功能;

    三、汇川变频器在层绕机上实现方案

    两台都是用MD320控制,如下图所示。

    PLC根据检测到的线速度信号运算后模拟输出调节收线变频器的频率,频率随着卷径而改变。当层绕过程中乱丝时还可控制它的反转后重绕,反转时放线架自动将多余的线收回。电位器的反馈信号输入放线变频器来控制张力恒定,此时变频器频率源设为主频率加辅助频率,主频率为0(设为AI1,并将AI1与GND断接)辅助频率为PID,PID目标值用面板给定(50%)。由于PID控制是双向的所以放线架在运行状态下无论收线盘正转、反转运行都能保证张力恒定。

    放线变频器根据反馈量的大小判断后有上限和下限两个开关量输出(低于FE-00设定值时下限输出和高于FE-01设定值上限输出,设定值用百分量计),开关信号输入到PLC来判断摆杆所处的位置,控制放线变频器的起停和放线盘的抱扎开关。开机快速加速时摆杆在最低位置此时先起动收线电机使摆抬起,超过下限值(如5V)时再起动放线电机;快速停车时放线的惯性很大摆杆容易上抬,当超过上限值(如7V)则让放线变频器停止变成自由停车由抱扎来控制摆杆,这样放线就很平稳,保证系统在快速的起停时超调小控制更平稳,不易断丝。如果开机是收放线同时起动由于摆杆在低位放线盘会先反转收线,只有在过目标值(5V)时才开始正转而这时的收线电机已经加速到很高的速度了,要保证摆杆的平稳就需要放线电机加减速要很快输出力矩大(用于克服瞬间转动惯量),必然要求放线电机的功率余量大,大大增加了成本。用先起动放线电机的使摆杆到目标值后在起动收线盘可以解决上述矛盾,但会大大降低工作效率。

    计米、计重、收线卷径计算、排线、到达自动停车和其它逻辑由PLC控制。

    方案优势:

    l        主动放线采用双向PID控制响应快,张力恒定;

    l        放线无须卷径计算和初始卷径给定,节省了检测环节(编码器测角速度后计算卷或超声波传感器直接测卷径);

    l        由于增加摆杆反馈信号的判断到PLC进行辅助张力控制,使放线盘不会出现快速正反转的可能,所以放线电机和变频就可以相对选小,节省成本;

    l        反馈上下限检测由变频器判断后输出,无须安装接近开关检测;

    l        起停快生产效率高、速度快最高速度25m/S,运行平稳可靠;

    l        系统接线简单、控制逻辑清晰、调试方便。

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