6ES7241-1AA22-0XA0常备现货

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通过对西门子交流伺服系统（MC）的应用介绍，说明在ZL26滤棒成型机组中，伺服控制系统比机械变速系统更灵活、更简便，ZL26滤棒成型机组对原材料的适应性更好，改善了产品的品质。

关键词： 交流伺服系统 滤棒成型机组 速比 Profibus simobbbb 同步

ZL26滤棒成型机组除风机、风泵外，丝束的纵向开松和传送，甘油量的给定，封口胶和内线胶量的控制，都需要与主传动同步。进口机型KDF2和国产机型ZL22滤棒成型机组，都是通过机械传动方式与主传动联接。ZL26滤棒成型机组采用了当今先进的交流伺服系统，实现了各分传动部分与主传动电机速度同步，而且速比可调，使用简便。

丝束从供丝开始至滤棒成型，要经过如下工艺过程：1级至3级开松，通过风泵产生的压缩空气，使之横向开松（展开），开松效果怎样，可通过调节压缩空气压力大小解决，不需要其他控制；供丝辊、拉伸辊、传送辊对丝束作纵向开松（拉伸），开松效果怎样，需控制3对辊速与主传动的同步关系；甘油量、内线胶量、封口胶量的给定，需与主传动同步；高压喷嘴的空气压力需要与主传动同步。

一、初步方案

ZL26滤棒成型机组的速度为600米/分，机组的功耗为33千瓦。

根据ZL26滤棒成型机组的工艺要求，采用伺服系统控制设备的工作流程如下：主传动采用伺服电机，拖动成型机及输出部分，控制设备的速度按给定方式运行，并作为伺服控制系统的主轴；供丝辊、拉伸辊、传送辊采用伺服电机，作为从动轴，受主轴控制；甘油量、内线胶量、封口胶量的供给也采用伺服电机，作为从动轴，受主轴控制；高压喷嘴的空气压力不采用伺服控制，选用比例阀去控制和调节压力大小。

二、系统配置及主要特点

由于交流调速系统具有维护简便等优点，得到了普遍应用。所以，本系统采用了西门子交流伺服系统，选型配置（见表1）。

表1 伺服系统选置（MC）

ZL26滤棒成型机组的PLC控制系统是西门子S7-300布局（见图1），伺服系统通过Profibus-DP与PLC数据通讯，设备的运行指令及相关设定由PLC发出，伺服控制系统通过读取这些指令及轴编码器反馈信号，调整电机的运行状态。

丝束的开松效果决定滤棒的品质，因此要求供丝辊、拉伸辊、传送辊与主传动按一定的速比实时同步，为了加速动态响应，这三对辊速的控制器与主轴控制器通过SIMObbbb进行实时数据通讯。

三、运行效果

ZL26滤棒成型机组（见图2）采用伺服控制系统后，通过在长沙卷烟厂近一年的使用，效果很好，与ZL22机组（进口机型为KDF2，速度为400米/分）做过同类滤棒产品比较，针对不同规格的丝束，可以很方便地调整相应的辊速比、甘油量，所以生产出的滤棒重量、吸阻更稳定，几项主要指标均优于ZL22机组（见表2）。

表2 ZL26机组与ZL22机组相关数据比较

针对长沙卷烟厂的滤棒规格，ZL26滤棒成型机组的速度为600米/分。2006年1月6日，我们和用户一起对ZL26滤棒成型机组进行过多次测试，现取其中一组测试数据（见表3）。

表3 测试数据

从测试结果来看，产品的各项主要指标比其他机型稳定，比用户内控指标还要好，原材料消耗比用户的考核计划要低，传动系统故障大大减少，可为用户降低生产、使用成本。实践证明，西门子交流伺服系统在ZL26滤棒成型机组上的应用是可行的，也是成功的。

标签主要应用于装饰、信息、识别、防伪、储运等五大领域。标签应用较多的行业和产品主要有:日化、化妆品、电子家电、医药、日用品、食品及饮料、超市零售和物流，工业相关产品、安全、防伪相关产品、环保相关产品等。据有关资料显示:全球标签市场发展迅速，2007年全球标签销售额预计达到620亿美元，近30年来每年增长5%～7%，各种标签产量达到330亿平方米，其中欧洲已超过10亿平方米，人均消费为15平方米。美国每年增长5%，日本每年增长3%～5%，中国、拉美地区、欧洲东部增长速度快，为15%～20%。全自动商标印刷机在国外印标机市场是主流产品，在国内也被越来越多地投入生产。为了提高印刷速度与精度，使得设备便于维护与维修，很多标签印刷设备生产厂商都选用直接驱动马达与同步控制器。

产品特点

罗升spc-007同步控制器
　　
罗升spc-007同步控制器（图1）是为标签印刷机设备专门开发的同步控制器，控制器可以对标记间隔变化的能够自动更新进给长度予以随动，保持停止精度。也可与上下动作的印刷滚等工具同步。具有保持工具的周期时间和进给所需的时间之稳定比率的功能，工具的周期时间变动后，进给速度自动更新，能防止在印刷材料的进给途中与工具啮合。图2是spc-007与控制界面、驱动设备的电气连接图。

图1　罗升spc-007 同步控制器

横河dd马达
　　
在标签印刷设备上使用dd马达，主要是关于dd马达高精度、高刚性、高速度等特性:
间隙误差被消除

图2　罗升spc-007 控制连接图

图3　dd马达直接驱动与伺服+减速机驱动结构比较

普通的传动机构由于有减速机、联轴器、齿轮、皮带或丝杠等中间环节，间隙误差是肯定无法避免的，尤其是对于长时间运转所造成的机械磨损更是无法补偿。dd马达恰恰能很好的解决以上的问题，由于dd直接驱动的安装方式（图3），误差被减为少;而且它的伺服特性也可以随时修正误差，达到理想的控制精度。
　　
高解析度和高定位精度
　　
dynaserv dd马达选配的编码器分辨率很高，dm1b-045的解析度为655,360ppr（dm1a系列达到4096000ppr），电器控制精度高，已经超过普通伺服的控制精度1个数量级。由于制作相当精密，终的精度控制一般可以达到2秒以内。

图4　dd马达驱动结构永磁式定子

罗升横河dd马达的驱动结构（图4）决定了它的高刚性，结构紧凑，使用效率高。
　　
dd 马达的刚性很强，与负载结合后特性很硬，对于其驱动器要求更高。新型的dynaserv驱动器可以提供在线增益调试和共振滤波。马达中空独特设计不但减轻了自身惯量，也给客户提供了更多的安装形式。组合后的机械结构会更加紧凑，使用效率比较其他方式高。

罗升横河dd马达的相对转速比较低，额定转速基本在60rpm～240rpm之间，但是这里的转速是终在转台上的转速，相对比普通伺服+减速机的构架，在终转速上也是非常有优势。在保持转速的同时dd马达保持了高的输出扭力，由于采用永磁定子，因此在额定转速内横河dd马达的扭力输出曲线能够保持平滑线性特性（图5）。

图5　横河giii驱动器控制控制图

图6　横河giii驱动器控制控制图

图7　dd马达+spc-007控制原理图

横河的giii驱动器采用了i-pd控制方式，同样带宽的电流环，采用i-pd控制的giii驱动器达到10hz带宽的位置环（图6），与传统的pid控制方式相比，减小了2.5倍的速度带宽。这个特点决定了马达的高刚性（位置带宽）。

罗升产品在不干胶印刷机的应用
　　
不干胶商标印刷机采用平压式结构设计，主要完成工艺:送纸，印刷（二次套印），压凸，烫金，裁切或收卷，计数。印刷速度为60-180次/分钟。一次印刷测定值<0.03mm，二次套印测定值<0.035mm（统计值）。dd马达主要用于驱动辊的拖动，由控制原理图7所示，1次印刷时单轴控制器spc007控制dd马达的行走长度和速度，印版上下印色;二次套印时，色标传感器扫描mark点，通知spc007以追mark模式控制dd运动，印版上下套色。行走距离和速度的设定可由上位指拨开关或人机界面来完成。比较旧型机种，节省了人力，尤其针对套色问题，完全是由控制器来完成。避免了机械误差所造成经常作机械调整的工作，大大提高了工作效率。并且维护简单，设备安全性好。

图8　giii驱动器示波器功能

横河giii驱动器的示波器功能（图8）可以显示出实施抓取的实时速度命令与实际速度，从而可以分析出共振点的频率，加适当的滤波器，可以实现优位置控制。图8是在东莞万鸿机械调试不干胶印刷机时候实时抓取的波形图。

结语
　　
目前，国产较次的标签产品基本上可满足国内三资企业和大型国企的需要，但是近年来，中国标签市场对次、可自动贴标的不干胶标签机需求量迅速增多，国内的一些大印刷厂家陆续引进了先进的凸版和柔版标签印刷设备来满足市场需求。而中国本土化的标签印刷设备在技术、性能上相对国外产品有一定的差距，使得一些拥有先进技术装备的国外标签印刷设备厂商瞄准这一商机，纷纷将设备打入中国市场甚至在中国投资建厂。但为了夺回这一标签印刷市场，国内不干胶标签印刷设备生产商也在加大研发力度向次领域发展。
　　
罗升企业以引进先进技术，提升制造业水平为使命，早将罗升横河dd马达引进到台湾的不干胶设备生产厂商，并形成规模生产，国内厂商也在逐步应用此项技术。随着国内经济快速发展，越来越多的高新技术被应用到工业领域。罗升公司希望架起技术的桥梁，更多地将国外成熟的应用技术提供给行业中人分享。

一．引言

钢板厂生产的幅宽成卷钢板一般需要经过矫平和剪切后, 才能提供给客户使用，因此钢板校平、剪板机是钢板厂和板材仓库重要的生产设备。由于传统的剪板机在使用方面存在诸多问题，针对传统钢板剪板机存在的生产效率和剪切定位精度低的问题，研制了基于台安PLC+伺服的幅宽成卷钢板剪板自动控制系统，该系统已投入生产使用，运行稳定可靠，控制精度高，维护使用方便，受到用户青睐。

二．剪板机动作顺序：

1．定位滑块由伺服控制，用来定钢板的长度。
2．由输送机将钢板输送到位。
3．钢板长度定位完成，滑块后移（避免剪切时，损伤滑块），剪刀下切。

控制系统图

整个系统由威伦MT506LV触摸屏、台安TP03-30HT-A、9300JSDA伺服组成，做上述动作控制。
9300JSDA伺服驱动器搭配JSMA伺服电机 200W ～ 3KW，采用 8192 ppr增量型编码器，性能突出，可应用于各种场合。

三、机能多元性

转矩、速度、位置、点对点定位及混合模式切换功能，可搭配不同控制系统,做佳化应用组合。
主回路 / 控制回路电源分离，保护协调性佳、检修容易。
内建刹车晶体，可满足负载惯量大之应用场合。
增益调整简单，内建十个等级刚性表，且具备在线（On-Line）/ 离线（Off-Line）自动增益调整功能。
Notch Filter功能，可有效抑制机械共振，提高控制系统稳定性。
增益可切换运用，速度回路比例积分（PI）控制与比例（P）控制切换，可抑制电机加减速时过冲与缓冲现象。
内建十六段位置定位控制指令，可自由规划点对点定位控制
指令平滑功能，在位置及速度模式下可调整“平滑时间”参数,以延长机械使用寿命。
人性化操作接口、实时显示状态及故障信息
可任意设定多组多功能输入、输出I/O接点
完善的保护机制，多种异常警报
操作软件，通过RS-232接口，可读写参数、增益调整、状态显示及仿真数字式示波器进行内部信号图形监控。

四。参数调整

Cn001=2, （控制模式）
Cn002=0011,（servo on 与驱动禁止）
Cn025=100, （惯量比）
Cn026=5, （刚性等级）
Cn030=212, （电机对应参数）
Pn301=10,（脉冲形式）
Pn313=0, （一次平滑时间）
Qn401=80,（速度回路增益）
Qn402=50,（速度回路积分时间）
Qn405=80（位置回路增益）

五．结束语

基于台安PLC+伺服的幅宽成卷钢板剪板自动控制系统，投入生产实践使用后应用效果表明：
（1）该方案裁切精度高，完全满足用户要求，操作使用方便；
（2）用伺服和PLC作简单搭配能实现快速定长控制，性能价格比高，符合实际工程需要，能满足市场需求。