6ES7277-0AA22-0XA0详细解读

6ES7277-0AA22-0XA0详细解读

 与步进电机相比，交流伺服电机具有以下明显的优异性能。

    (1)控制精度大大提高。

    (2)低频特性增强。

    (3)矩频特性好。

    (4)速度响应性能、控制性能(闭环控制)和过载能力大大提高。

    5.1总体改造方案

    （1）拆除直流调速主机和机械通轴、差速齿轮箱、步进电机等所有主传动和步进伺服传动零部件，用7组独立的交流伺服电机单元取代上述部件来实现传动和位置补偿功能。这里说的7组单元是6个色组加1套模切单元，如果算上2组张力单元则应该是9组，因此轴数会因不同的机型改造方案而不同。

    （2）7组交流伺服电机单元通过高精度免维护减速器(速比为5：1或10：1)直接与印版轴或模切轴相连，把电机到版轴之间的机械传动环节减至少，并实现7轴独立伺服驱动。

    5.2具体改造方案   

图1直流调速电机＋机械通轴结构示意图

点击此处查看全部新闻图片

    从图1可以看到，设备改造前的传动及套印结构是一台35kW的直流调速电机通过一根长轴将6个印shuadan元连接在一起。改造方案是将图1中虚线部分的结构拆除，改造成如图2所示的结构。  

图2独立交流伺服驱动结构示意图（改造后）

点击此处查看全部新闻图片

    印版电机驱动单元拟采用力士乐公司的Ecodrive型智能交流伺服驱动器和配套的MHD高性能交流伺服电动机。其中伺服驱动器内部带有电流环、速度环和位置环(本次改造不使用位置环)，电机轴速度和位置检测元件是伺服电机自带的2500旋转编码器(4倍频)。利用伺服驱动器上的第二编码器接口来实现多轴速度跟随和同步，同步结构如图2中虚线部分所示。

    实际上，印刷机的同步控制包括两方面的内容，一方面是各印版轴转速的同步，另一方面是印刷套印同步控制，即通过光电扫描器检测印刷码刻线的实际位置，并与理论位置进行比较，输出脉冲信号(正转或反转)给执行机构(改造前是步进电机)进行位置调整，它构成了同步控制的外环。

    采用伺服控制器在速度方式下对印版电机进行控制．仅能获得很好的动态特性。但在印刷过程中，由于各电机伺服驱动器特性上或多或少存在差异，因而长期运行过程中必然有累积误差，而上述外环控制就是为了解决这个问题。

    内部速度环主管各轴速度的同步，要求有良好的动态性能，各种扰动给内部速度环带来的误差可以通过外环控制加以弥补，外部位置环保证了稳定性和套印精度，如图3所示。    

图3内外环结构示意图

点击此处查看全部新闻图片

    本改造方案保留了原系统中套印控制的信号检测、处理和发送环节，只把作为执行机构的步进电机改成交流伺服电机。因此，如何将以前发给步进电机的脉冲信号转为控制交流伺服电机的信号是要研究的一个主要问题。现在的设想是通过调试原有套印系统的操作参数(实际上也是PID参数)以及交流伺服控制器上的PlD参数，来解决这一问题。

    5.3套印原理

    在多色印刷中，一般采用改变印版滚筒的转动角度以达到调整印刷位置的目的，其闭环控制原理如图4所示。   

图4套印控制原理框图

点击此处查看全部新闻图片

    根据旋转编码器原理可知，其线数越多，即印版每转一周所产生的脉冲数越多，位置精度越高。假定印版周长为500mm，编码器的线数为500线，则500mm对应500个脉冲，1mm对应1个脉冲，20mm对应20个脉冲．

点击此处查看全部新闻图片

    实际印刷位置的检测是通过光电扫描器把检测到的色标信号转化为电脉冲，这些电脉冲与旋转编码器产生的脉冲串同时被送到套印系统计算机。各色组色标之间的距离给定值为20mm，即两颜色套准时，两色标之间的距离是20mm，对应于编码器脉冲数为20个脉冲。如图5所示，色标1与色标2两脉冲触发时间段中计数为18个脉冲，如以印色1为基准，则说明印色2的印版轴转速太快，为使其速度减慢，纠正位置偏差，应使伺服电机反转相当于2个脉冲的角度；假设色标2与色标3两脉冲触发时间段脉冲数为23个脉冲，以印色2为基准，则说明印色3的印版轴转速太慢，为使其速度加快，纠正位置偏差，应使伺服电机正转相当于3个脉冲的角度以消除偏差。

  三、控制方式     

    工频转变频方法：

    1.在变频器功能设置项中，将启动方式改为转速启动。

    2.确认变频器监视器屏上显示高压不就绪，无其它异常状态，变频重故障不亮。

    3.停自动旁路柜工频回路（按停机按钮），间隙时间3秒钟后。

    4.按自动旁路柜上的变频按钮（变频投入得电后，自检12s，无重故障后待机），投入到变频回路。

    5.快速启动变频器，变频跟踪运行频率到设定频率。

    变频转工频的方法：

    在自动旁路柜自动投入合上，分变频器，再合工频。如图2。

    四、DCS接口的工艺要求   

点击此处查看全部新闻图片

    1．如图3所示技术要求：已在自动旁路柜中完成所有互锁，DCS需给出控制画面。

    2．如图3所示每个刀开关给出一对状态点到DCS，每个真空接触器给出一对状态点到DCS。

    3．DCS控制画面中需为每个真空接触器做一个启动按钮，做一个停止按钮，并显示状态。

    4．DCS控制画面中需为变频器做一个启停按钮，一个频率显示，一个电流显示，一个频率调解器，并显示状态。

    5．DCS控制画面中需做一个变频/工频紧急转换按钮，并显示状态，转换后需给出报警信号，并自动调节风门到合适位置。

    6．如图3所示DCS应显示每条支路的就绪状态，如下所示：

    支路1：K1、KM3、KM4、K3

    支路2：K2、KM3、KM4、K4

    支路3：KM1

    支路4：KM2

    7．变频调速系统所有控制均可在本机或DCS上完成操作。

　引言：组态软件行业的竞争越来越激烈，不同软件的基本功大多相似，都希望在各个主要环节做出特色从而赢得客户。随着网络应用的不断普及，很多工控领域的应用也都需要Web功能，因此，应用Web技术实现远程监测己成为越来越多的工控系统中bukehuoque的重要组成部分。

现有web发布技术的不足
　　常见的web发布方式主要有三种：
　　1、 基于CGI的解决方案：CGI(Common Gateway Interface)通用网关接口。在 CG I 结构中，服务器执行一切计算功能。
　　2、 基于ActiveX+ASP的解决方案：实现方法是利用嵌在浏览器上的ActiveX组件作为客户端操作界面。当用浏览器访问包含ActiveX组件的Web页面时，该组件自动下载到客户端，客户端用该组件通过HTTP协议向服务器端传递控制信息和数据信息，服务器端利用ASP接收信息，利用数据库系统响应请求，并把结果返回到客户的ActiveX组件中，ActiveX可以在客户端运行显示动画。这种方式的缺陷是需要对浏览器的安全级别有关ActiveX的内容进行设置．影响了应用的安全性能。
　　3、 Applet+Servlets/JSP的解决方案：客户端下载由服务器端提供的Java Applet程序来交互处理用户请求，Applet向服务器申请实时数据，服务器端利用Servlets /JSP接收Applet发来的数据请求，利用数据库系统响应请求，并把结果返回到客户的Applet小程序中，供Applet生成实时数据动画。
　　另外，这三种方式均有一个共同的缺点，监控过程中浏览器端和服务器端频繁地进行大数据量通讯，需要占用大量的带宽资源。

基于XML的web发布技术
　　XML（Extensible Markup Language）即可扩展标记语言，是一种简单的数据存储语言，使用一个系列简单的标记描述数据。XML有一个显著的特点就是可以跨平台使用，这是由它本身的定义决定。简单对象访问协议（SOAP）是一种轻量、简单、基于 XML 的协议，它被设计成在 WEB 上交换结构化的和固化的信息。

　　客户端实现监控的过程如下：首先，Web服务器发送一个初始页面到客户端。其中包括HTML元素组成的用户图形接口及在背后支持其运行的AJAX引擎（主要由脚本语句构成，而不是任何形式的控件）。然后AJAX引擎通过与Web服务器端的XML Web Server进行XML形式的交互获得控制端的实时数据，其再根据这些获得的实时数据动态改变初始用户图形接口的HTML元素。从而实现把服务器端的数据通过列表、曲线等形式动态地表现出来。

新系统的主要优点
　　基于XML的web发布系统具有以下几个优点：1、提高系统的通用性和可扩展性；2、客户端采用脚本语言替代ActiveX控件的方式提高了安全性；3、客户端页面中的数据与页面实现分离，只需要利用SOAP通讯在服务器和客户端之间传输占极少带宽的结果数据，而不是大量的图片和网页，降低了网络带宽的负荷。

结论：

1、改造项目概述

本次项目改造的不干胶印刷机采用的是凸版为主的印刷方式，使用卷筒纸，一次完成印刷、烫金、复合塑料薄膜、上塑，压切、收卷废料和裁切等工序。具体工作流程如图1所示。

此次项目主要为了实现整体设备流程中上塑、压切、收废卷等工序环节的改造。

（1）原系统存在的问题

原系统采用PLC配合步进电机完成上述相应动作，但是存在如下弊端：

Ø 由于步进电机启动时要找寻步进角度，对机械冲击较大；

Ø 整个设备所有动力均来自电气系统，因此需要电机输出转矩较大，而原

有步进电机输出转矩不够，当负载较大时不能实现基本动作；

Ø 由于设备开始工作时要求转速较高，步进电机在工作时由于丢步原因造

成同步效果不好等等。

由于以上原因造成设备集成商希望对本套设备进行相关改造。

（2）项目改造的要求

此次项目改造要求实现：在上塑辊正常运行时，保证收废卷辊一侧的塑料薄

膜运行线速度与上塑辊一侧的线速度完全一致，以保证塑料薄膜与铜版纸在压切过程中的缜密结合；当上塑辊停止运行后，驱动收废卷辊按照参数设定的某一固定速度继续旋转一段时间以保证将剩余废料完全回收。

2、改造方案

针对客户及项目改造的要求，我公司提出如下解决方案：基于选用BWS-BBR轮切专用系列400V级1.5KW伺服控制器为驱动，采用2码盘同步的工作方式来实现受控电机与目标转辊的电子齿轮比运行功能；同时使用控制器内集成的PLC功能完成部分继电控制柜内相关电气信号的输出，即将广州博玮BWS-BBR轮切专用伺服控制器与BH系列交流异步伺服电机作为单轴数控系统来进行使用。

（1）系统构成方案

具体系统构成方案如图2所示。

（2）伺服系统硬件配置

（3）BWS-BBR伺服系统性能指标

Ø 受控电机实现0～1800RPM连续可调。

Ø 1：1同步运行时，稳态同步角小于±0.15°。

Ø 控制器具有电子齿轮功能，在1：1至1：10范围内可任意设定，增速比系数有效位越高越好。

Ø 具有良好的过载能力，低于基频工作时能实现3倍过载转矩输出。

Ø 为保护机械设备，电机加速度曲线与S曲线可调。

Ø 系统能够自动识别同步运行条件与单独运行条件。

Ø 内部集成的PLC功能强大，不仅具有数字I/O接口，A/D、D/A接口、还具有标准RS-232、工业422/485通讯接口。

Ø 软件上独有的QMCL语言可实现对电机的灵活控制。

3、改造设备的优化

（1） 由于实际使用中速度辊半径小于测速辊半径，速度辊侧又安装有减速

器，为了保持速度同步，通过 BWS-BBR轮切专用控制器电子齿轮比完成比例增速功能。设备实际使用时电子齿轮比设为29：180（即增速比为6.2）。

（2）由于现场环境无法测量电子齿轮比为1：1时电机稳定运行时的同步角

度，通过BWS-BBR轮切专用伺服控制器相关参数监控的方式观察其同步角度差值。设备经过调试后其同步角度显示为±0.1°，满足了实际要求。

（3）随着收卷辊不断收卷，辊径不断变大，电机负载逐渐由小负载运行变为大负载运行（电机负载由开始的10％升至后的120％），由于BWS-BBR轮切专用伺服系统具有转矩与转速独立控制的功能，在整个工作过程中电机均能实现转速的稳定输出，没有出现任何由于负载增加而造成转速下降的情况。

（4）为了避免机械装置受到重大冲击，IMS伺服控制器提供了加速度参数

与S曲线参数。根据实际使用情况编制QMCL程序软件，实现了对电机运行的合理化设置，减小了对机械结构的冲击。

（5）实际运转过程中，送塑辊由于机械震动造成其在没有运转的时候2PG依然能够检测到有脉冲信号输入，由此驱动电机在送塑辊没有运转时出现“抖动”情况。为了避免此情况的发生，使用QMCL语言对收到的2PG脉冲信号进行判断：当送塑辊正常运行时才将2PG脉冲做为有效输入对驱动电机进行同步运转控制；当送塑辊没有进入有效工作范围时，控制器不对其机械震动造成的2PG脉冲信号做出任何响应。

（6）实际运转过程中，BWS-BBR轮切专用伺服系统可平稳的运行于0～1800RPM工作范围内，而且可避免电网电压发生变化导致转速发生波动的情况。

（7）BWS-BBR轮切专用伺服系统独有的QMCL语言可通过软件实现所有的系统检测、I/O控制、状态转换等功能，设计出一套自适应系统，充分体现了设备的智能化与自动化。

4、结论

采用BWS-BBR轮切专用伺服系统进行改造之后，不仅实现了上塑辊与收废卷辊线速度的一致、收废卷辊在上塑辊停止运行后将剩余废料完全回收，而且降低了设备所受冲击力，延长了设备的使用寿命。