施耐德运动控制产品在拷贝型整经机上的应用———TWINLINE产品TL

伺服产品简介

伺服系统在纺织机械中的应用越来越多，这种应用有利于提高纺织机械的生产效率，便于整个机器的维护。施耐德电气运动控制部的产品应用于纺织机械已经有某交叉铺网机，某工厂紧密纺细纱机，某厂细纱机等，某厂的拷贝型整经机。我们的产品分为两个系列，TWINLINE和LEXIUM，面对OEM客户时，我们主推TWINLINE系列的产品。TWINLINE系列中的驱动器部分又分为4种，分别是TLD：一般驱动；TLC4：具有特殊输入输出功能定义的数据设置型定位控制器；TLC5：通过现场总线控制的定位控制器；TLC6：可自由编程的定位控制器。
根据客户对伺服系统功能的不同需要，我们选择不同的驱动器类型。本文以某厂拷贝型整经机为例说明TWINLINE产品的运用。

机器及工艺


    图1即为该拷贝型整经机，该机器的设计工艺为：因为本机器的生产产品是用于精编机的经轴，而一台精编机上需要多个线纱长度，张力基本一致的经轴，所以在生产的时候首先做出一个母盘头，接下来的子盘头要求实现长度一致，张力波动非常小。具体要求到PLC就是记录每一段的纱线长度，实现子母盘之间的比较后根据各段的长度状况及累计的误差状况调整伺服的送料速度，送而实现张力波动不大的情况下纱线总长度基本一致。
    在配置方面，经轴主驱动为ATV58F的变频器驱动经轴，PLC选用了可以支持CANOPEN通讯的MICRO 3722型，伺服选用了TWINLINE的TLC53驱动器外加SER3BD电机（2.2KW）。
    客户以前的类似机型是利用双变频结构来完成整个工艺过程，利用模拟量控制变频速度的方式来调节速度和张力，由于变频的响应时间相对较长，所以最终的产品效果并未达到用户的期望，为了满足动态的相应效果，用户接受了我们使用伺服中电子齿轮功能进行角度跟踪的方案。

系统配置：

系统配置见图2所示:


系统的功能说明：
TLC5的功能非常丰富，它可以实现单轴运动控制所需的大部分功能，包括点到点运动，手动控制，速度控制，力矩控制，电子齿轮功能。
在本应用中伺服工作在电子齿轮工作模式，经轴上方有个测速罗拉，经轴转动时，纱线带动测速罗拉转动，在测速罗拉上安装有一个编码器，伺服跟踪该编码器，按照设定的齿轮比进行运动。PLC程序计算子盘头当前的米数和记录的母盘头米数的偏差，如果子盘头略少则增加伺服的供丝速度，反之则减少。这种做法的好处是测速罗拉的线速度基本上保持不变，从而角速度的变化也很小，通过微量调整伺服的齿轮比来改变伺服的速度既可以增加供丝量也可以减少张力的波动。
MICRO PLC与TLC53的连接通过CPP110通讯卡来实现，在SYCON软件中，我们可以把伺服的使能控制，电子齿轮的开关控制以及伺服的状态配置为PDO的方式，这样的配置保证了控制逻辑上最高的通讯优先级。此外在程序中利用SDO方式发送电子齿轮比。
我们将通讯的建立模式改为程序延时建立，这样做法保证了CANOPEN通讯在频繁的断电中仍然可靠地工作。
从用户的初步试车结果来看，本系统的效果比起双变频的系统来讲有了很大的提高，2万米的拷贝结果，误差在3米以内，只有以前双变频方案结果的十分之一左右，用户对此结果是比较满意的。

伺服系统应用的关键点：

在以前的文章中，我曾经叙述过在选用伺服系统时，不仅要考虑功率，更要考虑扭矩和负载系统的惯量。这是作为一个伺服选用的专业角度来考虑的问题。伺服应用有其惯量匹配的要求，在负载惯量和电机自身惯量比大于10的情况下，电机的动态参数会很难调而且系统的稳定性存在隐患。
此外考虑到系统工艺的要求分解到伺服系统的部分，我们应该选择合适的驱动器类型与之匹配，这样我们才能提供最适合并且最经济的方案。以本案为例，因为需要在总线通讯的情况下运用电子齿轮的功能，所以选择TLC5驱动器。
作为功率器件的变频和伺服，一定要做好接地，这是必须反复强调的常识但是经常为我们所轻视。

总结

本文所说的应用案例是伺服系统比较典型的单轴应用，施耐德伺服系统中的电子齿轮功能在这里得到了较好的应用，各位同事如果有具体的应用案例，尽管与我们联系，欢迎各位批评指正。