产品描述
东莞西门子模块代理商电源供应商
1 前言
随着科学技术的发展及制造技术的进步,社会对产品多样化的需求越来越强烈,产品的新换代周期也越来越短,中小批量生产的比重明显增加,从而对制造设备提出了高的要求。为满足市场的需要,要求制造设备具有率、高质量、高柔性及的性能,数控机床作为一种自动化的加工设备而被广泛采用。同时,随着现代机械制造业向高层次的发展,数控机床也必将成为柔制造单元(FMC)、柔制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)的基础装备。计算机数控系统作为制造形状复杂、高质量、产品所的基础设备,己成为当今制造技术的一个重要组成部分。
PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC作为计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品,也是开放式数控系统中不可缺少的重要组成部分。它在处理开关量的控制问题时起着重要作用。现代的数控机床一般可分为机床床体(MT)、NC和PLC三部分。数控机床中NC和PLC协调配合共同完成对数控机床的控制,其中NC主要完成管理调度及轨迹控制等“数字控制”工作,PLC主要完成与逻辑有关的一些动作,如的换、工件的夹紧及冷却液润滑液的开停。PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制中得到为广泛的应用,成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。
在数控机床上有两类控制信息:一类是控制机床进给运动坐标轴的位置信息,如数控机床工作台的前、后、左、右移动;主轴箱的上、下移动和围绕某一直线轴的旋动位移量等。这些控制是用插补计算出的理论位置与实际反馈位置比较后得到的差值,对伺服进给电机进行控制而实现的。这种控制的作用就是保证实现加工零件的轮廓轨迹,除点位加工外,各个轴的运动之间随时随刻都保持严格的比例关系。这类数字信息是由CNC系统(计算机)进行处理的,即“数字控制”。另一类是数控机床运行过程中,以CNC系统内部和机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号的状态为条件,并按照预先规定的逻辑顺序,对诸如主轴的开停、换向,的换,工件的夹紧、松开,液压、冷却、润滑系系统的运行控制。这一类控制信息主要是开关量信号的顺序控制,一般由PLC来完成。
2 精密切割数控机床的功能分析
精密切割数控机床是通过数控系统以数字方式控制的运动以实现对工件的切削,在编写数控车削加工程序时,并不考虑。在加工前,用户将的X轴补偿量、Z轴补偿量、尖圆弧半径、尖形式共四种补偿参数输入数控系统,由数控系统根据程序,进行补偿运算。这四种参数中,尖形式按数控系统的规定予以确认,尖圆弧半径可由R规测量,而的X,Z轴补偿量的测量则相对困难一些,使用自动对仪能很好地解决这个问题,为此,数控机床及加工大多配置了各种不同类型的对装置,如机外对仪、机内光学对仪、接触式自动对装置等。由于车削对一般的数控车床夹持标准化程度不高,因此采用机外对仪的对精度相对较低,而且机外对仪成本较高,操作复杂,需要专门的操作空间,所以实用性较差。而采用机内接触式自动对装置无疑是一种简便、快捷的对方法,它能方便地自动测量的固定补值,大大减少对时间,提高机床的加工效率。所以本文旨在设计一种机内接触式的数控车床,实现数控车削前的精密对,提高生产率,降低加工成本。需要解决的问题主要有以下方面:自动对仪需有的电子测头(传感器),能够准确在触发点触发,有较快的反映时间;对仪的测头与尖刚性接触,需加缓冲装置,对测头表面保护,压力需控制在1~10MPa左右,这样才不会对传感器的测头造成损坏,形成凹坑;系统能利用机床本身的位置测量装置进行测量,通过对不同尖触发点坐标(X,Z)的记录,可以方便地得到一组坐标值,分析计算后便可确定各补值;安装和固定对仪的装置(联接臂)应达到相应精度要求,满足平行度与垂直度要求,且要有较好的刚度和易操作性。
3 精密切割数控机床总体设计
对精密切割的功能,主要需保证切割精度,因此要求对数据机床的主要部件一一传感器的精度得到保证,传感器的作用是感知和检测某一形态的信息,并将其转换成另一形态的信息,将被测量(尖位置这个物理量)按照一定的规律转换成可用输出信号(电流、电压)表示的物理量。 精密切割的数控机床传感器由以下几部分组成:
图 一:数控机床传感器组成
图 二 :数控机床接口电路
本文的点是针对数控车床对切割中,对时间长、精度差这一问题,设计了精密切割数控车床,通过对尖位置的捕捉运用NUM数控系统自身的测量装置得到了尖点的坐标,经过计算将不同相对于标准的位置偏差得出并再存入数控系统,实现了自动对,有效地提高了对的效率和精度,具有可推广性。可为生产效率的提高,制造成本的降低起到积的作用。
图1 变桨距风力发电机简图
图2 变桨距风力机控制框图
图3 液压变桨距控制系统原理图
图4 风力机起动变桨控制程序流图
图5 变桨调功程序流程图
1 前言
煤矿胶带机系统运行与否直接影响矿井的经济效益。为提高系统的性和性,实施集中监控,实现系统的综合保护和集中监控,是十分必要的。
唐山开诚电器有限责任公司生产的智能皮带机集中控制与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品,本系统是以《煤矿规程》为依据,总结矿山运输过程中所出现的事故,本着性高、实用性强、具有性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。
系统与调度电话系统、工业电视系统一起,构成一个完整的操作、调度、监视网络,实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实现提高生产效率、降低事故率,减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。
§2 系统的描述
目前,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常的控制应用。其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要。
在工业计算机控制领域,围绕开放式过程控制系统、开放式过程控制软件、开放式数据通信协议,已经发生变革。随着PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展,安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC过程控制系统正在逐步得到发展。对于控制软件来讲,是PLC控制器的,向工业用户提供开放式的编程组态工具软件。此外,开放式通信网络技术也得到了突破,其结果是将PLC融入加开放的工业自动化控制。
本系统采用全分布式控制结构。由井下控制站和综合操作台构成。综合操作位于地面控制室。系统采用日本菱电公司的 AnS和FX系列PLC,控制主站与控制分站之间采用菱电开放的网络总线结构CC-bbbb,控制分站与传感器之间采用距阵结构联接,控制主站与综合操作台的监控上位机之间通过CC-bbbb总线网络联接。控制分站负责现场设备的数据采集和控制,通过监控,可对整个系统的设备进行监视和集中控制。
可编程计算机控制器,简称PCC(programmable computer controller),作为一个全新的概念于90年代中期在工控界提出,它是一种不同于可编程逻辑控制器PLC(program logic controller)及工业控制机IPC(industry personal computer)的新一代可编程计算机控制器,代表了当今工业控制技术的发展趋势。
PCC是在PLC的基础上发展起来的,它不但吸取了PLC的全点和IPC的长处,而且它自身的优势非常明显。PCC中采用了分时多任务操作系统,这样编程者可以十分灵活地利用操作系统调度管理整个系统,摆脱了PLC中单个程序对硬件的依赖,这对整个系统的运行,维护都有重要的意义。PCC模式比IPC模式同样具有优势,虽然IPC功能强大,界面友好,但IPC模式开发周期长、现场布线不够灵活、安装体积大和扩展性差,而且IPC模式主要是通过接口板转换各种信号,干扰也是一个很大的问题。
PCC中集成了PLC、IPC和大型计算机的各自优点,为工控界提供了高水平的控制平台。设计时能提供面向工业的化、标准化并符合软件及硬件的模块化的设计,PCC能够方便地处理设计中开关量、模拟量,能够灵活地进行回路调节,而且能够使用语言编程。PCC技术,在世界上以奥地利大的跨国公司贝加莱(B&R)作为代表,在其产品中已经成功地应用了PCC技术。其他跨国大公司,如西门子(SIEMENS)、通用电气(GE)、欧姆龙(OMRON)等,近也提出将在其新产品中发展、跟踪PCC技术。(end)
摘要:本文介绍了三台电机同步控制的几种方案,分析了 PLC及变频器在悬挂输送链电机同步控制中的应用。由于使用了位置与速度双闭环控制及触摸屏显示,系统具有、功能完善、操作简便等优点,了良好的经济效益。
关键词: “同步控制” 、“ 悬挂输送链”、“可编程控制器PLC”、“变频器”、“触摸屏POD”。
一、前言:
悬挂链输送线是根据用户合理的工艺线路,以理想的速度实现车间内部、车间与车间之间连续输送物品达到自动化、半自动化流水线作业的理想设备。可在三维空间作任意布置,能起到空中储存作用,节省地面使用场地,悬挂输送链以其输送距离远,运行速度范围大和转弯、爬越、布置灵活等优点而广泛应用于喷涂、烘干、表面清洗、电镀、装配和产品传输等领域。
链条是输送机链的牵引部件,普通悬挂输送链有两种型式的链条,即模锻可拆链和冲压可拆链,以上两种形式链条除了作直线运动外,均能在水平方向、垂直方向任意回转, 相比之下, 模锻可拆链的吊挂能力较大。在输送链较长,并且重载和爬越高度大、转弯多等情况下,一般都分成几个部分,由二台或三台或者多电机分别驱动。
在输送链分成几个部分时,在每一部分都有1对张紧伸缩节(正常时约7至10厘米长),如这一部分的链条的速度小于其它部分的速度,张紧伸缩节的距离会被压缩,如距离被压缩完后链条会在某一点发生堆积产生冗余进而造成输送链停车,反之,如这一部分的链条的速度大于其它部分的速度,它的距离会增大,如过一定程度甚至链条会被拉断。因此,要保证输送链能正常工作,每一部分输送链的移动速度相同,也就是同步,否则各个电机在所承担的负荷畸轻畸重情况下速度差异很大,设备无法正常运行。
前不久,我们承接了这样一条输送链(模锻可拆链)驱动的设计制作,在这里谈一下PLC、变频器及POD触摸屏在悬挂输送链电机同步控制中的应用。
二、 任务要求:
1.输送链长度560米,运行速度6米/分.工作时间一星期七天,每天16小时, 工作环境温度0-40度。大吊挂重量100千克/80厘米, 整线大吊挂重量70吨。
2.输送链整线分成3个部分,由三台功率为3KW的电机分别驱动,要求3个部分的输送链要同步运行。
三、同步控制方案与论证
(一)方案
1.简单的把要控制的三个电机的功率加起来乘一个1.2到1.5之间的系数,以此数值选一变频器,用这一台变频器直接驱动三台电机。
2.用市面有售的同步控制器,用同步控制器发速度指令给三台变频器,每台变频器驱动一台电机。
3.用三台变频器,在一号电机上加PG卡及编码器(增量式A、B相,PC、12/15v 1024p/r),以1#电机为主电机,2#、3#电机以1#电机速度为基准;方向指令同时加到三台变频器。1#电机矢量控制方式闭环运行,2#电机、3#电机开环v/f控制加转差补偿。
4. 用三台变频器,在每个电机上加PG卡及编码器(规格同上),1#电机为主电机,2#、3#电机以1#电机速度、转矩为基准;方向指令同时加到三台变频器。1#电机以速度控制方式闭环运行,2#电机、3#电机以转矩控制方式闭环运行。
5.用PLC控制,控制转速的指令由PLC的DA转换模块以直流0-10V形式向驱动电机的变频器发出,在每一个电机用编码器或测速齿轮加接近开关测量其实际转速并反馈给PLC,以电机实际转速为基准, PLC根据测量到的2#电机、3#电机的实际转速经运算处理后向控制2#电机和3#电机的变频器发出修正指令,保3台电机实际转速趋于一致。
(二)分析:
在实际运行中输送链负载的变化是很大的,, 因为在输送链中存在转弯、高度升降,即使在输送链在空载时三个电机的负载也不是相等的,在生产过程中变化大,尤其是在开始生产也就是向空线吊挂工件时(此时1#电机负载大于2#电机、而2#电机负载大于3#电机)以及生产结束开始也就是向输送链不挂只卸工件时(此时3#电机负载大于2#电机、而2#电机负载大于1#电机)及在换品种(新工件与老工件重量有差异)也会发生以上的情况。
(三)论证
种方法和二种方法均是开环控制。种方法只适用于各电机负载相同和同步要求不太高的场合,二种方法实际上只是把同一个速度给定信号简单复制几份或者按比例复制几份加到相应变频器上,它只适用于各电机负载相同或各电机负载不相同但负载不变而且同步要求不太高的场合。
三种方法是半闭环控制,控制精度好于前两种,但也只适用于各电机负载相同或各电机负载不相同但负载不变而且同步要求不太高的场合。
四种控制方式和五种控制方式均是闭环控制,都能满足控制要求。比较起来,四种控制方式以控制转矩为主,追求各电机转矩及速度同步,同步精度高一些,但配置价格较高;五种控制方式以控制各电机速度为主,同步精度稍差一些,但配置价格较经济,因此,我们在经反复比较和考虑后决定采用五种控制方式。
由于560米长的悬挂输送链是由1000多节40厘米长的链条联接而成,在吊挂工件后链条会有一些伸长,在悬挂输送链有两段温度高达摄氏150度以上,还有几段凉水喷淋或强迫风冷的地方,温度因数也会造成链条伸长或收缩,由于链条节数较多,即使每节微小长度的变化累积起来也会使三台实际转速同步的电机驱动的三部分链条的移动速度不相同。为此,对同步控制作一些修正,我们在每一个张紧伸缩节处安装了四个接近(限位)开关(稍,很快, 稍慢,很慢),PLC根据每一个张紧伸缩节处的开关接通状况发出相应的修正指令。严格地说三电机同步实际上也不是同步,只是三电机趋向同步,是一个差异调整再差异再调整的过程。
四、硬件配置:
1. 变频器选择:考虑到台达M系列变频器具有较好的性能价格比,对环境适应能力强,性较高,并且也考虑变频器长期运行,其功率应留有一定的余量,决定采用台达VFD037M43B,其输入电压为三相380V,输出功率为3.7千瓦。
2. PLC选择:为了实时监测和控制三台电机的转速,PLC有三路高速计数输入(同时占用3个输入点)和模拟量输出,“自动运行”、“停止” 占用2个输入点,三段输送链张紧伸缩节位置指示占用15个输入点, 三台变频器报警要占用3个输入点,三台变频器使能控制及报警输出要占用5个输出点,因此PLC具有3点或3点以上的高速计数输入通道,具有23个以上的输入点和五个输出点,台达EH系列PLC具有较高的性能价格比,它采用CPU+ASIC(高速运算处理晶片)双处理器,分工运算处理技术,基本指令速度可达0.24微秒,有四组计数频率可达200Khz的高速计数器,可带8个扩展模块,功能强,能满足要求, 后采用的是台达EH系列PLC的DVP20EH00R+DVP08H11N+ DVP08H11N+DVP04DA-H,其输入点为28点,输出点为8点,有四路模拟量输出。输入和输出点的分配见下表。
五、系统实现的功能
当把“自动运行”按钮按下时,三个电机同时启动,输送链开始移动,为了减少冲击力,电机缓慢起动后,先在低速运行3秒,然后加速至设定速度运行。在运行过程中,开始时,PLC的模拟量输出单元给每个控制电机的变频器的速度指令是相同的,之后,PLC每0.5秒对三个电机采集一次实际转速数据,以台为基准对其他两台电机转速进行比较,算出差额,经CPU处理后,再向控制二台和三台电机的变频器发出修正后的速度指令,使其的速度与台的速度趋于一致。
PLC在某一部分的“稍快”开关接通时,即将相应的电机的转速以设定转速为基准增加3%,如果这个信号未消失,那么以后每0.5秒将相应的电机转速增加1%;PLC在某一部分的“很快”开关接通时,即将相应的电机转速以设定转速为基准增加9%,如果这个信号未消失,那么以后每0.5秒将相应的电机转速增加3%,直至信号消失。反之,PLC在某一部分的“稍慢”开关接通时,即将相应的电机转速以设定转速为基准减少3%,如果这个信号未消失,那么以后每0.5秒将相应的电机转速减少1%;PLC在某一部分的“很慢”开关接通时,即将相应的电机转速以设定转速为基准减少9%,如果这个信号未消失,那么以后每0.5秒将相应的电机转速减少3%,直至信号消失。
悬挂输送链的几个部分速度不同步或由于机械原因造成链条滑轮卡死会造成张紧伸缩节处拉伸或压缩过度,从而引起机械故障,为此,我们在每一个张紧伸缩节处安装了一个限位开关,它可在张紧伸缩节处拉伸或压缩达到一定程度时停止整线的运行,另外,如果三台变频器的一台报警,整线的运行也将停止,这样可有效地避免引起机械故障。
输送链在非正常情况下(指输送链只有半条线挂工件时)停车,此时由于严重受力不均,有的部分链条会被拉伸,有的则被压缩, 使张紧伸缩节处于报警状态,笔者见过的同类型的悬挂输送链碰到此类情况是靠人工干预后才能重新起动。我在程序中编了一个子程序,识别报警是否在运行中发生,如是,则需在人工干预查出故障后才能重新起动,如不是,则PLC根据得到张紧伸缩节处的状况指示,先调整各个电机的启动次序和转速,报警,再转入正常运行,这样一来既保证了设备的运行,又避免了设备无故停产。
在触摸屏上可设定电机的转速(只有特定人员可进行此操作),如不重新设定,每次开机时执行上次已设定的转速。在触摸屏上可显示每个电机的实际转速,显示每一个张紧伸缩节处的状况(正常,稍,很快, 稍慢,很慢),显示报警状况并提示检修部位。
六、结语:
台达PLC及变频器和触摸屏在悬挂输送链电机同步控制的应用使涂装生产线、持久、平稳、地运转,产生了良好的经济效益,受到了广泛的。
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