西门子PLC模块6ES7511-1AK02-0AB0技术参数

　1 引言
　　自动切台的主要用途是用来定长切割透明胶带、不干胶带、塑料膜、纸卷等材料，将整卷宽幅的材料通过设定的宽度分切成小卷。例如常用的透明胶，就是通过该设备切割而成。切割的宽度可以在人机界面上进行设定。在人机界面上可以建立多种工作模式，每种模式包含：设定宽度、切割刀数两个参数。例如如果客户选择模式1，则运行后系统自动按照模式1设定的宽度进行切割，切割的刀数达到设定的刀数后，自动停机。如果选择模式10，则启动后，系统将模式10所设定的刀数切割完毕后，自动停机。双伺服与单伺服的区别就在于，单伺服控制切台的移动是通过伺服带动，进刀和退刀依靠油压系统控制。双伺服不仅切台的移动使用伺服而且进刀和退刀也使用伺服。进刀的长度能够在人机上进行设定，提高了切割的精度。
　　自动切台分为单管和双管两种。这两种设备上海机电都已经有了成功的案例，而且已经在客户处稳定使用，配套机械厂商也已经在正常的使用台达的产品。因为该行业的竞争日渐激烈，为了能进一步提高设备的档次并且满足更高的精度要求，我们为客户提供了双伺服自动切台的控制方案，通过两天的开发及调试，将设备开发成功。近一步巩固了客户使用台达产品的信心。同时台达伺服的性能也得到了客户的认可。
　　
　　2 电控系统设计
　　2.1 系统组成
　　系统组成参见系统框图（图1）。
　　
　　图1 系统框图
　　2.2 基于台达技术平台的电控系统硬件配置
　　
　　名称 型号 数量 制造商
　　触摸屏 DOP-A57CSTD 1 台达
　　PLC DVP-32EH00T 1 台达
　　PLC DVP-08HN00T 1 台达
　　变频器 VFD-037B43A 1 台达
　　变频器 VFD-022B43A 1 台达
　　AC伺服马达控制器 ASDA-A0721L 2 台达
　　接近开关 —— 8 国产
　　开关电源 DC24V 1 台湾明纬
　　
　　3 双伺服自动切台的控制系统设计
　　3.1 工艺主体分析
　　双伺服自动切台由两台变频器驱动。一台驱动主轴马达；另外一台驱动圆刀（切刀）。两台伺服同轴与丝杆相连，一台控制切台的定位，即定长。另外一台控制进刀和退刀。变频器通过RS485通讯的方式控制，给定主轴和圆刀的转速。伺服用Pt模式定位。根据客户的要求为其提供了单段和连续两种控制方式和10种操作模式。如果有特殊需要，可以将操作模式扩展到几十种模式。每种操作模式包含：宽度设定、刀数设定两个参数。
　　3.2 工艺控制设计
　　客户根据生产的要求，将需要生产的胶带的宽度和该宽度需要切割的刀数在参数表中预先设定好，这两个参数关联PLC中的掉电保持寄存器。如果操作人员选择单段控制方式，在人机上输入模式号后，系统自动把对应该模式的参数（宽度和刀数）调用出来。启动后，切台通过伺服开始定长横向移动，当到达设定的宽度后，切台横向移动停止，通过另外一台伺服控制切台纵向移动。当切台移动至前限位处，定时开始，保证将胶带完全切断，定时时间一到，自动退回至后限位开关处停止。如果该模式设定的刀数不为零，则重复以上动作，直到切割的次数等于该模式设定的刀数后，自动停止。如果该模式设定的刀数为零则系统不动作。而如果操作人员选择连续控制方式，在人机上输入模式号，则启动后系统自动按照模式1设定的宽度和刀数切割，当模式1切割完毕后，自动按照下一模式设定的宽度和刀数切割，如果该模式的设定刀数为零，则系统自动跳过该模式，执行下一模式，直到将设定的模式全部切完后自动停机。例如：在连续模式下：选择模式10，启动后系统按照模式1设定的参数切割，模式1切割完毕，如果模式2中设定的刀数不为零，则按照模式2设定的宽度和刀数自动切割；如果模式2中设定的刀数为零，则系统自动跳过模式2，按照模式3中设定的参数切割。以此类推，直到将模式10设定的宽度和刀数切割完毕后，系统自动停机。切台横向移动的速度可以在人机上进行设定，横向移动的速度分为两段速：移动的初速、正常运行速度。两段速度的切换通过定时完成。两段速切换的时间在人机上进行设定。系统在正常生产前要进行对刀，以保证圆刀能够将所需要切割的材料切断，同时要求快速地进刀/退刀，当圆刀即将与材料接触时，圆刀满速切割。切割完毕，快速退刀。在这一要求下，我为客户设计了非常人性化的操作。启动前，在人机上设定好进刀速度、切割速度，然后手动进刀。手动进刀开始时进刀速度较快，送开手动进刀，圆刀快速退回。此时，系统自动记忆手动进刀运行的时间，并且将该段时间在人机上显示。当系统处于正常运行状态时，每次切割，圆刀都以设定的进刀速度快速接近被切割的材料，运行对刀前自动记忆的时间，时间一到遍以设定的切割速度进行慢速切割。操作简洁便利，更加人性化。
　　3.3 工艺控制流程
　　系统控制流程的顺序如下所述：首先夹头动作，夹头动作前，摇臂气缸首先要向上动作，上到限位后，夹头和顶针动作，将主轴顶紧并且夹住。然后主轴和圆刀才能启动进行切割。在自动运行过程中如果按全部停止，则主轴和圆刀停止运转，然后顶针退回，夹头送开，顶针退到位后，摇臂气缸向下，下到限位后停止。在连续运行完毕后，系统自动停止，并且自动将顶针退回，夹头松开。摇臂气缸向下到位。然后当重新换卷后，如果启动夹头，则切台自动复位到原点，并且摇臂向上到位，顶针顶到位，夹头夹紧主轴，便于整卷胶带切割完毕后，进行换卷时，方便使用人员的操作。　　
　　3.4 自动记忆功能
　　在整个自动切卷的过程中，如果出现任何故障或者操作人员手动停车，则系统记录当前执行到的模式号和已经完成了几次切割，如果故障处理完毕后再次启动，则按照停车前的模式继续切割。以上所述的是自动切割状态。
　　3.5 自动对刀功能
　　在手动状态下，为客户提供了自动对刀的功能。即在出现故障或前一次切割质量不高时，在停机的状态下，可以通过人机或操作面板上，按间接归位或间接前进按钮，切台自动以当前模式设定的宽度向后或向前移动一个宽度，达到自动对刀的功能。同时也提供手动对刀的功能。
　　3.6 关键技术设计
　　1 模式参数的设定及调用
　　利用PLC中连续的掉电保持区的数据记忆所有的模式参数（宽
　　度设定、刀数设定），且在PLC中对应的地址都是双字。假如模式1中宽度设定对应PLC中的D500，则刀数设定对应PLC中的D502，则模式2中两个参数在PLC中对应的地址为D504、D506。所以可以利用变址来寻址。模式号的输入对应D570，则通过以下程序即可实现参数的调用之功能。
　　SUB D570 K1 D90
　　MUL D90 K4 D92
　　MOV D92 F2
　　ADD D92 K2 D160
　　MOV D160 F1
　　DMOV D500F2 D192 //设定宽度
　　MOV D500F1 D190 //设定刀数
　　2 长度计算
　　丝杆的导程10mm,电子齿轮比为2，伺服每10000脉冲/圈，伺服与丝杆同轴连接。宽度设定2位小数。因此可以推出设定的宽度与所需发送脉冲之间的关系如下：
　　所需脉冲=10000*设定宽度/100*电子齿轮比*导程=设定宽度*5
　　3 模式转换
　　当前已切割刀数以退刀到位为基准，每次加一。当已切割刀数与设定刀数相等时， 将模式自动加一。从而将运行参数自动转换成下一模式设定的参数。
　　4 通讯
　　主轴速度和圆刀的速度通过RS-485通讯，由PLC给定变频器。
　　4 系统调试
　　4.1系统调试
　　1通过调试完成整个控制的逻辑部分。保证基本的逻辑动作无误。
　　2将主轴和圆刀的频率部分的通讯程序调试成功。
　　3用手动模式，使伺服以JOG的方式运行。
　　4伺服参数设定：1-00：2；1-01：0；1-44：2；2-08：12；2-10：1；2-15：0；2-16：0；2-17：0；根据伺服具体的运行效果调整2-00；2-02；2-04；2-25；2-26；同时相应的调整1-08参数，以保证伺服在告诉运行时平缓一些，根据具体情况设定该参数。
　　5判断伺服的运转方向，与要求一致。
　　6将伺服驱动上的接地按要求接好，同时将变频器上的接地线与可靠大地连接。否则有可能因为变频器运行起来的干扰使伺服误动作。如果现场没有可靠的大地，相应的降低变频器的载波频率。如果电柜内有24V电源，可以考虑将变频器的接地线与开关电源的24V-相连，以降低干扰。

  1 引言
　　传统的纺织工业工艺流程包括纤维、织造、后整理和服装四个部分。织造工艺包括机织、针织、编织和非织造。针织又分为经编和纬编。经编用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，同时成圈而形成针织物，这种方法称为经编，形成的针织物称为经编织物 。
　　我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，高校和科研单位科研力量的注入，以及产学研的结合使我国的经编产业得到了迅猛发展，正逐步成为世界经编工业的中心。
　　传统的经编机多为链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，造成其以下缺点：织花速度慢，效率低；链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间，且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长，成本高。造成小批量定单失去生产意义；
　　由于机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求，
　　目前全伺服经编机已在纺织中渐渐得到应用。现在全伺服的经编机在产量，效率，花型多样性，产品质量上都有很好的优势，因此将成为未来提花织布的主流。
　　2 全伺服经编机系统构架
　　2.1系统架构（图1）
　　

　　图1 全伺服经编机电控系统架构

　　2.2系统配置
　　 系统配置参见表1。
　　

　　表1全伺服经编机电控系统配置

　　1 控制部份。系统采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+ DVP08HN00T+DVP08HN00R系统集成
　　做为主控制器，进行横移信号的采集，进而再同步发送给各个分控制器（DVP32EH00T），系统分控制器共有28个DVP32EH00T，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器与伺服分别通过RS485通讯到上位计算机上，进行监控。
　　2 驱动部份。系统共有56条梭节，由台达56套ASD-A 750W的伺服进行控制，伺服
　　的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。
　　3 监控部份。上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑TPC-1260，配以监控软件来
　　完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。
　　3全伺服经编机机械结构及工作原理
　　全伺服经编机主要包括电子送经系统、梭节横移系统、电子提花系3个部份构成。
　　3.1电子送经系统
　　电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。该系统主要由3套伺服+PLC来实现其功能。
　　3.2梭节横移系统
　　梭节横移系统是由台达PLC，ASD所构成的系统，也是本文主要介绍的部份。框架详见系统框图。
　　经编机的梭节一般有56条或40条,目前多的是56条。每条梭节由1个750W的伺
　　服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统主要有两个关键点:
　　1每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移
　　要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。
　　2花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织CAD软件生成的。系统需要将纺织CAD生
　　成的相关花型数据转换成PLC能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统采用VB编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。
　　目前系统采用台达EH系列的PLC作为控制器,利用EH PLC良好的伺服定位功能、丰富的内部数据资源、与台达伺服的无缝通讯功能。使得控制与驱动紧密结合，两者紧密结合，使系统控制的更好。
　　3.3电子提花系统
　　电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。
　　整个系统除了控制、驱动外，还有个良好人机对话。这主要由研华的触摸电脑TPC-1260来完成，电脑上运行监控软件与织花转换程序。
　　4 监控软件功能设计
　　4.1系统运行监控
　　整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态。
　　4.2参数设置
　　完成系统的参数设置：机械参数、运动参数。机械参数主要是主轴参数，用来做横行追踪的；运动参数主要是给PLC定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）
　　4.3工艺装针
　　该功能是实现梭节的初始装针。
　　4.4故障处理
　　主要用来进行伺服报警的故障处理及断纱的处理。
　　4.5盘头控制
　　主要用来监控电子送经部份的。
　　4.6用户管理
　　用来设置相关的操作权限及密码的设定。
　　4.7帮助
　　对系统的疑问可以在帮助中查找答案。
　　5 结束语
　　整套系系统统采用性价比极高的台达机电产品提供了整体解决方案。在整个项目的沟通过程中，解决综合问题比较突出的显现中达产品在系统整合上的优势。