6ES7215-1HF40-0XB0参数详细
1 引言
本机是将兔毛原料未经改性处理,直接进行开松、梳理,制成一定支数的毛条,具备抱合力大和加有真捻等特点,并由纺纱机(FNT-28型兔毛纺纱机,专利号:9424N73-4)纺制成各种规格支数的细纱。本机是国家发明专利产品(专利号:93106597-6),八五国家星火项目,又被国家科委列为九五项目。
本机电气部分采用继电器控制系统,动力驱动由三相异步电动机来完成。该控制系统有三点不足:
(1) 继电器线路接线复杂,功能单一。继电器接触控制系统的逻辑部分由许多继电器;按某一固定形式连接而成,若工艺流程发生改变,则需要改变继电器控制系统的接线,才能满足新的工艺流程要求。工人实际操作和维修复杂,易出故障;
(2) 可靠性不高,控制精度不够,这就势必影响了出条支数、出条定重;
(3) 继电器控制柜的体积大,占用了较大的生产空间,影响了工人的操作。
有必要对本机的控制系统进行改造。近年来,随着
科学技术的飞速发展,步进、伺服电机的应用越来越广泛,其功能多样性和产品可靠性日臻完善,正在逐步取代原来的普通电机。随着可编程控制器技术的日益成熟,将二者完整地结合起来,完成对各种复杂运动的自动控制,实行机电一体化,正在成为一种趋势。
2 控制方案的确定
由于步进电机可直接用数字信号控制,无需反馈可开环工作,无累积定位误差,控制精度高,被广泛用于数字控制系统和计算机控制系统。而可编程序控制器(PLC)是一种适于工业现场控制的,由单片计算机(CPU)、外围大规模集成电路(LSI)、系统软件及I/0接口等构成的新型控制器,用户通过软件设计,可实现以往难以实现的各种复杂逻辑控制。与通用PC机或单片机构成的系统相比,PLC具有可靠、抗扰能力强、编程简单等优点,已成为替代传统继电接触器控制线路的升级换代产品。本系统采用可编程控制器(PLC)为控制核心,步进电动机为执行元件、红外光电传感器为检测元件的新型系统,实现了兔毛梳理机的计算机数字控制。其组成原理如图所示:
图2 控制系统原理图
3 控制系统的实现
3.1 系统组成
PLC选用日本松下FP0PLC,共8点输入(X0~X7),8点输出(Y0~Y7),主要控制主电机Motor1和毛斗步进电机Motor2的工作状态和转速;步进电机选用两相混合步进电动机,步距角1.8°/STEP,用于驱动主机和毛斗;步进电机驱动器选用DMD402,电源电压DC14V~40V,其作用是根据PLC的控制指令对电机实现脉冲和方向控制。
3.2 系统工作原理
FP0系列PLC除具有一般逻辑控制与运算功能外,还具有高速计数输入(大10kHz)、PLS脉冲直接输出、SPD位置控制、PWM脉冲输出等特殊处理功能,用于步进电机的速度控制或位置按制十分方便。
在图3所示系统中:PLC输出口Y0、Y1以脉冲速率方式输入步进电机驱动器的Pulsebbbbb端,控制梳理机主电机和毛斗电机转速和位移。PLC输出口Y2、Y3以方向信号输入到驱动器Directionalbbbbb端,控制梳理机电机的转向。输出点Y4、Y5是步进电机复位信号RST,每次开机对步进电机驱动器清零。PLC输入点X0以梳理机喂入量斗处的红外传感器作为输入信号,可调节喂入量斗的喂毛量。X1、X2作为步进电机的启动信号,X3作为步进电机复位信号。X4以为位置传感器作为输入信号,检测梳理机是否复位。可以利用当需要手动操作时,可通过PLC的手动输入信号X5、X6,以点动方式按制电机的正转或反转。控制关系为:X5=ON,电机正转;X6=ON,电机反转。
图3 梳理机控制工作原理图
4 控制系统软件设计
图4是根据前述梳理机的电气控制原理,结合PLC的程序设计方法和生产工艺要求,设计的控制软件程序流程图。
图4 梳理机运行程序图
利用FP0PLC提供的高速脉冲处理指令、逻辑控制指令、算数运算指令及一些特殊功能指令,可较方便的实现对步进电机的升/降速、恒速及正/反转的运行控制,尤其用PLS-脉冲输出指令和SPD-位置控制指令,可使步进电机达到不失步的升/降速与恒速运行。
5 结束语
以PLC和步进电机为主构成的数字式兔毛梳理机控制系统的研制成功,为兔毛梳理机在生产与应用环节的工艺参数的调整,提供了保障。采用本控制系统的兔毛梳理机各项指标:适纺原料范围:兔毛(高比例);条干重量不匀率:1.5%;生条可纺支数:8~60公支;脱毛量:1~mg/100cm2;兔毛制成率≥95%;出条定重:0.125~1g/m;台时产量:0.3~2kg/h。系统具有控制精度高、操作简单、运行平稳、无噪音等优点。
FX1S控制步进电机的实例(图与程序) :
·采用位置控制指令(DRVA),大致阐述FX1S控制步进电机的方法。·FX系列PLC单元能输出两组100KHZ脉冲,是低成本控制伺服与步进电机的较好选择!
·PLS+,PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子,DIR+,DIR-为步进驱动器的方向信号端子。
·所谓位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置,原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零,也就确定了原点的位置。
·实例动作方式:X0闭合动作到A点停止,X1闭合动作到B点停止,接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。
·程序如下图:(此程序只为说明用,实用需改善。)
说明:
·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能)
·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数,正转时增加,反转时减少。当正转动作到A点时,D8140的值是3000。此时闭合X1,机械反转动作到B点,也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。
·当机械从A点向B点动作过程中,X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200,此时再闭合X0,机械正转动作到A点停止。
·当机械停在A点时,再闭合X0,因为机械已经在距离原点3000的位置上,故而机械没有动作!
·把程序中的位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI):
·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0,则机械正转3000个脉冲停止,也就是停在了原点。D8140的值为0
·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1,则机械反转3000个脉冲停止,也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出),D8140的值为-6000。
·一般两相步进电机驱动器端子示意图:
·FREE+,FREE-:脱机信号,步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能,也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能,转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。
·V+,GND:为驱动器直流电源端子,也有交流供电类型。
·A+,A-,B+,B-分别接步进电机的两相线圈。