制滤咀机的运动控制系统的设计
摘要
- 制滤咀机的运动控制系统有控制精度要求高和可靠性要求高的特点,直接影响过滤棒的生产质量.如何提高它的一体化控制标准是控制系统设计的关键所在.因此,本文提出了一种基于Profibus的运动控制系统.在该系统中,采用了一些新的技术:例如现场总线和交流伺服驱动控制.制定出系统结构和软件框架.深入研究了关键技术.该系统成功的应用到了一家大规模烟草集团的生产线上.结果表明:该运动控制系统使得产量提高和产品优质,一体化控制水平,节约能源,得到良好的经济效益和社会效益.
绪论
- 制滤咀机是用于烟草工业制作香烟过滤嘴的重要设备.通过慢速控制,吹入甘油,包装纸环绕控制,等等一些的工艺过程把碳酸纤维切入到香烟过滤嘴中.在这个过程中,碳酸纤维的慢速控制性能直接影响着”吸阻”.它是用来衡量香烟过滤咀的质量和满意的焦油含量.现今,中国烟草工业控制制滤咀机是用机械传动的传统方法.但是该方法的缺点是:噪音大,能耗大,产品质量不稳定.近年来,随着烟草工业的发展和自动控制水平和管理信息一体化的要求的提高, 制滤咀机控制的更高和更精确的要求被提出.
- 因此,使用一些新的技术, 本文提出了一种应用在制滤咀机中的基于Profibus的运动控制系统,关键技术得到研究.本文结构如下:第2部分简单介绍制滤咀机的工艺过程和控制要求.第3部分描述了运动控制系统的网络结构和软件框架.第4部分是:交流伺服驱动控制,数据通讯和高级编程的设计等等的详细设计.第5部分是实施效果.第6部分是本文的总结.
制滤咀机工艺和控制要求
标准的过滤棒长度为120mm.首先,碳酸纤维被装入到纤维棒中.为了控制慢速性能,纤维棒通过慢速辊子1-2,从辊子3出来.同时甘油被吹进到纤维板中,甘油的含量为49mg/120mm.此外,纤维棒在吹入甘油后被纸旋转包裹起来.最后,纤维棒通过冷却,循环控制,把120mm长的纤维棒切割成标准的过滤嘴长度.
- 制滤咀机的控制要求包括3点:第一,主电动机的速度可以多模式控制.它决定整个机器生产速度.主电动机的运行模式包括:启动速度,正常生产速度,卷纸速度.第二,慢速电机和甘油电机的速度必须与主电机协调.为了改变过滤棒中的甘油含量,甘油电机的速度将要独立调整.为了保证甘油含量的可靠性,在主电机的速度不变的时候,其它电机的速度不能被改变.是直接影响过滤棒的纤维慢速和吸阻的慢速辊子1-2和输出辊子3的最重要的控制部分.最后,整个控制系统具有很高的可靠性.
网络结构和软件框架
- A,运动控制系统的网络结构
整个运动控制系统网络结构如图2所示:
控制系统的中心为操作员站.它主要用来监控整个生产线.此外,操作员站为管理员设计了一个操作界面来设定参数.针对高可靠性的要求,两套操作员站是多余的,并且完成慢速控制段的多余控制.为了节约投资,多功能面板MP370作为总站,普通的触摸屏TP170A作为冗余站.
冗余站和PLC之间通过PROFIBUS-DP总线实现通讯.程序控制和参数的设置通过MP370来实现.TP170A用来调节慢速电机.它能独立控制两个慢速辊子,一个输出辊子和甘油电机.局部控制站响应复杂的控制功能.同时实现操作员站和变频器之间的通讯.西门子S7-300PLC作为局部控制站,它拥有高可靠性和高的响应速度的优点.来自传感器/执行器的信号直接输入到PLC的I/O模块.
主电机采用交流变频控制技术.采用CT/UNI变频器.慢速辊子的控制模式从机械传动变为交流伺服驱动,选用德国LENZE驱动器.松下NAIS驱动器用于甘油电机的控制.所有的驱动器和变频器和PLC通过RS485协议通讯.