基于plc的張力控制系統的發展(英文翻譯)-資料下載頁

【導讀】so-called“scrollthick”[8].Thephenomenonof“scrollthick”makesthetension

　　

【正文】 電子控制系統 ,大大簡化了系統 ,有可能應用先進的控制方法改善了其可靠性。 因此 ,這種類型的控制器 得到了廣泛的應用 [67]。 張力控制技術正在走向成熟，在一些發達國家其規格也正在提高。然而，中國的 彎曲光纖 產業起步較晚，仍然落后于西方國家。 精度低、反應慢 機械 張力器件 ，主要面向國內的運用張力器的市場，不能滿足張力要求。因此，本 文反映了 基于 plc的張力控制系統 。 該系統的結構方案 一個 彎曲 張力控制系統大體上由三部分組成，即 放卷 機、 處理器 和 卷取 機，也包括測量與控制部分，輔助運輸裝置和測力傳感器。 放卷機和卷取 機是兩種驅動類 型之一，表面驅動 模式 或者 中心 驅動 模式 。表面驅動 模式 指一個卷軸或者帶子 開始于彎曲材料的表面，驅動力通過摩擦產生。 中間 驅動 模式 是卷軸桿上的 中心軸的滾動 ，纏繞纖維的線速度和張力隨著卷軸的半徑變化而變化，這導致了所謂的“ 滾動厚 ”。這種現象使張力控制非常復雜，但是 中間 驅動 模式 因其廣泛應用性而被廣泛應用。 這個系統采用中心驅動的方案和外拉 纖維配置。因為交流數字伺服電動機的輸出轉矩和纖維張力以及卷軸半徑成比例，所以輸出轉矩應該隨著卷軸半徑減小到要求的恒定纖維張力。 一種測量半徑的裝置和取樣的半徑變 化可以測量卷軸半徑的變化，通過模擬數字整流器，卷軸半徑變化被發送給 PLC。 通過讀取張力的期望值，預算法則可以計算出半徑和張力。系統發布了速度指令和轉矩限制指令，并把它們轉換成能控制伺服驅動的輸出模擬電壓信號。 伺服驅動控制系統控制著轉速和控制纖維張力的輸出轉矩。脈沖編碼器和霍爾開關可以測量伺服 電動機 的速度和轉矩，并把速度和轉矩反饋給構成閉環循環系統的 PLC系統。 這種系統的原理如圖 1所示。 系統中的主要成分包括 （ 1）一個日本松下可編程控制器 （ 2）一個日本松下 空調 交流數字伺服驅動和伺服 電動機 （ 3）一個測量半 徑的裝置和旋轉電位計 數學模型 在纖維纏繞中對張力的有效控制是必 要 的。由于模型和彎曲形狀的多樣性，張力線速度難以保持不變，變分原理也相當復雜。因此，在機械分析被控對象時，我們應該考慮張力速度的影響。 通過 PLC和計算機的串行通信，在人機接口處，可以制定 PLC的功能模塊如控制系統的控制核心以及所需的張力。 PLC的功能模塊可以計算出輸出半徑、轉矩和速率反饋、預算法則的規律和系統的輸出。考慮退繞機時，動態扭矩的平衡方程式可以表示如下 M (t ) = J (t )ω? (t ) + J? (t )ω (t ) +TR(t ) + Mf + M0 （ 1） 此處 T 是紗線張力， R(t)是實時 滾動 半徑， M(t)是交流伺服電動機的 粘滯摩擦力矩 ， J(t)是卷軸的旋轉慣性， 以及 M0 是 干摩擦力矩 。 如公式（ 1）所示，實時 滾動半徑、力矩 、 角 速度和卷軸的旋轉慣性是 正常的，因此系統是一個復雜的多變量的時域變化系統。 我們可以用經典控制理論計算出正確的簡單的轉矩平衡方程式，基于以下法則： （ 1） 干摩擦力矩 和 粘滯 摩擦 力矩 是十分小的，以至于可以被忽略。 （ 2）關于張力 J? (t )ω (t )的影響可以被忽略，因為瞬間的慣性改變 微乎其微。 （ 3）通過利用可測量半徑裝置，我們可以實時測量卷軸半徑的大小。公式（ 1）可以簡化成： TR(t) = M(t) + J (t )ω? (t ) (2) 因此，卷軸直徑的變更和其角速度是決定紗線張力大小的主要影響因素。 3 卷軸大小的補償 卷軸半徑大小的變化可能引起卷軸瞬間的狀態改變，即公式（ 2）中 TR(t )的變化。 半徑滾動變化結束后， 另一端連接通過對電位計 齒輪 的 放大結構 ,轉變成一個變化主軸半徑變化的電壓 ,如圖 2。 4 軟件 開發 系統 這個軟件的開發 充分 利用 FP0C10RS 的能力 ,由數字化 I/O模塊、硬件和軟件，計算機的 軟件資源 組成。具有較高計算精度的數字化或數字 模擬轉換取決于位的數字轉換器和模擬的轉換器。 FP0A80 和 FP0A04V 都是 12位， 當輸出輸入范圍 10V + 10 伏特 時分辨率是 1/40000 次 ,而 FP0 是 16 位 ,所以 這樣控制系統的分辨率可以放心。每個 基本指令 的運算速度是 s /步驟 ,因此 500 步驟程序 只需要 。 FP0A80 和 FP0A40V 的轉換速度 都是 1 ms /通道 ,因此 這個系統的 控制 速度 可以放心。 PLC 的梯形圖適用于整個控制程序。然而 ,輸入 參數是 不真實 和 直觀的 ,展出的實時性張力和滾動半徑 也是如此 。為了解決這個問題 ,控制程序的開發主機上的操作界面可以輸入執行的參數和顯示實時張力 、 速度與滾動半徑。這個程序的可編程序控制器 接口支持所有 開放 式的 MEWTOCOL 協議。上層計算機發送一個命令給可編程序控制器作為一種 ASCLL 字符串。然后PLC自動返回基于這個命令的回應。 系統的輸入是電壓反饋，伺服電機的轉矩反饋和速度反饋。 系統的輸出 有伺服電機力矩和交流電壓 。該軟件的控制流張力控制系統 如圖 3所示 。 5 仿真和實驗結果 實驗對張力控制真正的彎曲狀態、真正的工作環 境試驗的可行性和控制精度進行了模擬。當張力值設置為 10 N，仿真和實驗條件下的張力曲線可以獲得幾乎 恒 定的 張力 ,如圖 4和圖 5分別顯示 。 當張力改變時，為了知道交流伺服電機的工作狀態，如圖 6 的變化曲線所示，張力改變的范圍是 5N 到 10N，在仿真和實驗條件下如圖 7 所示，波動響應相當下，響應時間小于 。 率 的分析 靜態差異 率是評估系統的性能非常重要的指標。 公式可以如下表示： 此處 Δ T = Tmax ?Tmin， Tmax是 張力 最大值 ， Tmin是 張力 最小值 ， Tm是張力均值，張力的靜態差異率分析如表 1所示。 表一 張力靜態差異率的分析 波動比 的分析 張力波動率是否符合是一個 評價張力控制系統的設計的績效 的關鍵指標 。制定一個初始化后 ,計算張力補償，輸出該值 。然后 ,測量實際的張力 大小 并找出 最大值和最小值 。 6 結論 仿真和實驗結果表明這個系統是可行的。 本系統以 可編程序控制器 (PLC)為核心 ,數字伺服電機為執行元件，一個半徑補償設備進行半徑補償 ，仿真和實驗結果表明該系統是可行的 。系統的特點包括 : （ 1）松下 FP 系列 PLC 和功能模塊作為控制核心。小容積，高誠信，高可靠性，良好的控制能力和低成本使 系統 方便 ， 可靠性高以及精度高 。 （ 2）不需要繞紗裝置， 因為伺服電機可以 提供同樣的功能 。 （ 3）模塊化的設計促進 工程 擴建和二次開發客戶的需求。 （ 4）松下 FPWIN_GR 軟件的較好 編程環境 包括在線編程的能力和 參數。 程序員可以改變對線的 控制， 并看到實時效果 。