西门子模块6ES7222-1HD22-0XA0常规现货

控制系统变频器 MPI通讯 Profibus-DP总线

概述

根据收线机对电气控制系统的要求：通过可编程控制器来进行参数运算和程序控制；所有的参数通过显示屏读取和修改；收线部分是恒张力控制，速度随放线的速度变化而变化；排线部分跟随收线的实际角速度做相应的往复运行；张力控制通过收线变频器来实现，控制模式为力矩控制下的速度限制方式。我们的系统配置如下：

1、可编程控制器采用西门子公司的S7-300系列程序控制器；

2、显示屏采用西门子公司的OP270系列彩色按键显示屏；

3、放线传动采用西门子公司的6SE6440系列变频器，电机采用变频电机；

4、收线传动采用西门子公司的6SE6440系列变频器，电机采用变频电机，反馈采用德国施克的单圈值编码器；

5、排线传动采用西门子公司的6SE6440系列变频器，电机采用变频电机，反馈采用德国施克的单圈值编码器；

6、可编程控制器和显示屏间的数据传送采用MPI通讯方式；

7、可编程控制器和变频器间的数据传送采用Profibus-DP总线的通讯方式；

8、通过可编程控制器采集收线的反馈，进行相应的运算后，实现排线和收线的同步；

控制与显示

本系统采用西门子S7-300可编程控制器进行逻辑运算，并根据设定的参数和采样得到的数据经过CPU运算，得到了放线、收线和排线的参考速度，再通过Profibus-DP方式实时地传送给变频器。同时，经过计算的放线、收线和排线的参考速度及班产量等通过MPI方式实时的传送给显示屏。显示屏不仅用于显示各个传动轴的系统参数及产量等，还可以设定收线的棍子直径、线径及棍子的宽度等与控制有关的计算用数据。

控制系统框图如下：

传动

1、放线传动：

放线传动是主传动部分，通过显示屏设定放线的运行速度，速度值以米每分钟为单位，控制器通过计算，产生变频器的给定速度，再通过DP总线把放线的运行速度写到变频器中，变频器根据设定的速度运行。这部分用变频器主要为了实现放线的平稳性及放线的速度可调节。

2、收线传动：

收线传动是从动部分，是受放线的速度控制的。为了保证收线的恒张力控制，用到了变频器的内部收放卷功能。具体的做法是：首先根据放线的速度、收线的棍径和线径，通过程序控制器算出一个收线的参考速度，控制器通过DP总线把收线的参考运行速度写到变频器中。收线变频器采用力矩控制速度限幅的控制模式，这种方式可以保证变频器不但能按照参考速度运行，还可以根据实际的负载力矩进行速度的调节，从而实现收线的恒张力控制。

3、排线传动：

排线传动也是从动部分，是受收线的角速度控制的，和线的线速度没有关系。通过安装在收线电机后的编码器，程序控制器采集到了收线棍运行的角速度，控制器把收线的角速度换算成排线的实际运行速度，通过DP总线把排线的运行速度写到变频器中，排线变频器根据这个速度作往复运行，换向靠两边的开关来实现。排线电机的编码器主要为了实现控制排线的平滑性。

结束语

采用西门子6SE6440系列变频器，很好的解决了收线机的收线恒张力控制和平滑排线功能，系统的传动性能稳定。如今，该样机已经得到了终用户的认可，并实现了批量生产，机械在国内外都有很好的销售业绩

1.引言

　　凹版印刷机，简称凹印机，又称凹版机。是将雕刻在印刷滚筒表面的凹陷图文浸没在油墨槽里转动，用特制的刮墨刀将印版空白部分的油墨刮净，然后在压力的作用下将图文部分的油墨转移到承印物上来完成印刷。具有层次丰富、色泽鲜明，适用的介质多（如薄膜、纸张等），适应范围广泛，耐印性好、印速高等特点，深受业内青睐。根据颜色的分类，可分为单色凹版机和多色凹版机。凹印机对同步与张力控制的稳定性和控制精度要求较高。

2.传统凹版机的控制方案组成与缺陷：

　　2.1组成：传统的七电机型凹印机控制系统是由PLC基本单元、模拟量模块、通用矢量变频器以及触摸屏组成。

　　2.2缺点：以上的方案是目前较为传统的控制方式，所有的控制集中在PLC来完成，变频器仅起驱动作用。

　　它虽然也能达到较好的控制效果，但是还是存在以下不足：

　　1）由于张力的控制通过PLC的PID运算后再输出相应的模拟量给变频器，运算的程序量较大，而这部分扫描处理时间往往达到甚至超过30ms的时间，再输出到变频器就会有些响应滞后，影响了其控制精度;

　　2）由于变频器调速时接收的信号是0-10V的模拟量弱电信号，容易受到变频器本身或外围所致的信号干扰;

　　3）系统中因需要数个模拟量模块，导致成本增加，系统变得复杂化。

3.追剪伺服控制方案

　　以下结合东莞某印刷机械公司在七电机型凹版机的成功应用经验，克服以上传统方案的缺点，总结追剪伺服在同步与张力控制中的整体解决方案。

　　3.1系统配置：

　　BWS追剪伺服驱动器不仅具有变频驱动的常规功能，还集成了智能控制技术。使变频器同时具备张力与同步的运算控制功能。系统由PLC基本单元、BWS-BBF追剪伺服驱动器与触摸屏组成。

　　3.2方案优点：

　　1）同步控制与张力的运算全部集中在追剪伺服驱动器里完成，PLC仅完成系统的逻辑控制与通讯。这样同步与张力的控制无须经过PLC运算的中间环节就可直接运算输出，响应速度与精度比传统方案的要高。

　　2）系统所需的参数设置如放卷初径、印刷辊外径，均通过PLC的一个晶体管脉冲输出信号，所发送脉冲数量为相关参数的设定值，发送完成后追剪伺服驱动器有一个应答输出到PLC当中。这样即可完成PLC与变频之间信号发送与接收，程序简单。

　　3）省去PLC控制所需的模拟量模块，不但节省成本，系统的硬件与软件变得简易化，可靠性增强。

　　4）系统的维护变得更加简易与方便。

　　3.3七电机型凹版机的工艺控制流程：

　　七电机型凹版机是全自动凹版印刷机的主流产品，具有自动切料、接料的特点。它是由主机、前牵引、后牵引、双收卷与双放卷电机构成。印刷部分在主机部分完成。收料或收料切换在收卷部分完成，放料或放料切换在放卷部分完成。张力大小的设定一般是通过调节摆杆的气压来实现。

　　3.4凹印机系统控制接线图：

　　3.4.1 PLC接线图：

　　3.4.2变频控制接线图：

　　3.5工作过程说明：

　　系统启动后，主机为零速，伺服的零速张紧功能起作用，可令各环节的摆杆处于平衡位置状态。此时通过加减速按钮来增加或减少主机的速度，主机速度通过模拟量输出口AO作为放卷、前牵引、后牵引与收卷变频AI1的公共速度输入信号的同步给定，各伺服AI2的摆杆平衡位置作为张力给定信号，摆杆的摆动变化作为张力反馈信号，形成张力闭环反馈的速度控制。双收卷与双放卷一般都是只有一个在运行的，当前是哪个运行由PLC选定控制，放卷只有在换卷时，两个放卷变频才同时工作，收卷也如此。放卷或收卷伺服的速度除了跟主机速度大小有关外，还与当前的卷径大小有关。这样既可以实现速度的同步控制，又可以实现张力的恒定。

　　关于脉冲通讯：

　　以上系统运行前，先通过触摸屏设定相关的印版外径、放卷的初径。由于所采用的PLC是晶体管输出型的，PLC可通过YO的脉冲输出通道，发送3K以内不同脉冲频率的脉冲数到追剪伺服驱动器的高速脉冲输入口中，相关变频所设置接收脉冲频率不一样，这样变频就可接收到PLC发来的相应脉冲频率的脉冲数作为相关参数的给定。这些参数以及计长、翻转预设参数等，均可通过触摸屏进行设定。

　　3.6调试过程与参数设置：

　　1.装好编码器，断开电机负载。

　　2.电机参数设置

　　（1）根据电机铭牌参数设定到P2组相关参数当中;:

　　（2）进行参数自学习过程：将P0.17设成1，显示“RUN-0”，再按键盘“RUN” 键，电机自动运转，待键盘重新闪烁显示频率值时，参数自学习完成。

　　（3）用键盘起动，有编码器的请将P0.00设成1,编码器线数输入P3.10,修改P0.10频率值，观察零速0.00Hz，低速0.50Hz，中速20.0Hz，高速（大频率值）时电机运转是否正常，运行电流是否平稳，如果不正常请重新进行参数自学习。

　　3.设置以下各项参数。

　　（1）.主机