方案的提出
沈陽市沈飛民品工業(yè)公司廠是ZL22A型濾棒成型機組的定點生產(chǎn)廠家之一，該設(shè)備生產(chǎn)速度為400m/min，它的主傳動采用的是直流調(diào)速(后改為交流變頻調(diào)速)，動力是靠變速箱及同步齒形帶來傳遞，開松輥的三個輥調(diào)速是靠無級變速器來實現(xiàn)的。這套機械傳動存在一定的不足。例如:無級變速箱工作過程中噪音大、漏油、溫度較高，機械傳動部件長期工作易磨損及維修困難(其中國產(chǎn)無級變速器斷軸)等。
針對上述問題，筆者采用伺服電機代替原有機械傳動的方案，去掉同步齒型帶傳動和無級變速箱，用伺服電機分別帶動輥子和增塑劑噴灑裝置。
過濾嘴棒的生產(chǎn)過程中，原材料為醋酸纖維束，簡稱絲束,在成型之前需要開松，機組的開松機有一個輸送輥，兩個開松輥，為了達到開松的效果，它們跟主傳動之間有不同的傳動比，即1.05:1.45:1.1(不同絲束、不同工藝指標有所不同)，但無論在恒速還是加減速過程中，都必須分別與主機保持固定的傳動比，即必須同步運行，另外，絲束在運行時，為了增加嘴棒的硬度，需對絲束進行甘油的定量噴灑，為了保證噴灑量均勻，噴淋泵電機也必須與主傳動同步。在換紙過程中新、舊盤紙的線速度必須相同才能保證盤紙的順利拼接，即盤紙電機必須與主機同步運行。由此組成一個同步運行系統(tǒng)。
伺服控制器采用倫茨公司的9300ES系列，通過設(shè)定數(shù)字頻率級聯(lián)控制方式實現(xiàn)各電機之間的轉(zhuǎn)速、相位同步控制，保證各輥輪都按自動/手動設(shè)定的比例進行高精度的同步工作。伺服電機的安裝全部采用同軸聯(lián)接方式減少機械傳動誤差。
依據(jù)轉(zhuǎn)向輥和兩個開松輥同主電機之間的比例關(guān)系及電機的最大轉(zhuǎn)速及負載扭矩等特性的要求，整個系統(tǒng)配置如下：
•六臺伺服電機：一臺電機取代原來的主電機，三臺電機作為從動電機，分別帶動兩個開松輥和一個輸送輥，依靠電子齒輪與主機實現(xiàn)同步聯(lián)動，一臺配備減速機帶動甘油泵，其轉(zhuǎn)速與主機有嚴格比例關(guān)系，一臺電機用于換紙加速輥；
•六臺伺服控制器：分別對應(yīng)控制六臺電機；
•一臺制動斬波器：對電壓進行斬波處理，實現(xiàn)電機制動控制；
•兩個制動電阻：用于消耗制動過程中產(chǎn)生的能量；
•PROFIBUS-DP總線及2131通訊模板五套:用于伺服控制器和上位機PLC之間的通訊；
•根據(jù)機組的控制要求上位機選用西門子S7-300PLC，PLC的CPU選用具有PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線功能的CPU315-2DP模塊，實現(xiàn)與伺服控制器通訊，同時它的MPI口還可與觸摸屏通訊；
•采用兩臺人機界面分別顯示開松機及成型機的各種信息，一臺采用西門子的TP170A，通訊形式為PROFIBUS-DP，用于顯示開松機各個輥的轉(zhuǎn)速、比例關(guān)系、線速度及甘油量。另一臺采用DIGITAI公司的GP2500S，用于顯示成型機的各種信息。
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圖1系統(tǒng)控制框圖
主電機與從動電機的速度同步采用LENZE公司伺服控制器特有的數(shù)頻級聯(lián)控制如圖1所示，主電機的自動給定速度及從動電機的比例可通過PROFIBUS-DP來調(diào)節(jié)，簡單可靠。
9300ES伺服同步控制系統(tǒng)
GDC軟件簡介
本伺服控制系統(tǒng)采用的是德國倫茨公司的編程調(diào)試軟件bbbbbbDriveControl，簡稱GDC。通過CAN-BUS總線，對控制器進行讀寫操作，完成伺服電機各項參數(shù)的設(shè)定以及對其內(nèi)部功能塊的靈活連接，實現(xiàn)如邏輯運算、比較等以前在PLC里完成的功能，同時還可以進行現(xiàn)場監(jiān)控，使操作者時刻了解電機當前的運轉(zhuǎn)狀況，對現(xiàn)場調(diào)試非常方便，尤其對初學者來說，上手特別容易。
信號控制流程
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圖2伺服控制信號流程圖
圖2示出伺服控制的信號流程圖。本伺服控制系統(tǒng)是通過Profibus來完成上位機PLC與伺服控制器之間的通訊的，PLC與控制器之間是通過參數(shù)通道和過程通道來相互傳遞數(shù)據(jù)信息，總線模塊(8BYTR+3WORD)參數(shù)通道可用字節(jié)為8，過程通道可用字為3，參數(shù)通道的傳送速度比較慢，而過程通道傳送速度比較快，所以將過程通道用于速度的給定、比例的調(diào)整、速度的讀出、急停等控制，而參數(shù)通道則用于參數(shù)的讀寫等。
主要功能塊的介紹
•NSET速度設(shè)定及斜坡發(fā)生器的設(shè)定模塊
主電機的速度可通過速度給定電位器加到模擬輸入端子X6，自動速度的給定則通過總線進行連續(xù)速度控制，設(shè)定后的速度可通過內(nèi)部斜坡發(fā)生器來控制其平穩(wěn)的增減速度及啟停。
•MCTRL電機控制模塊
它可對電機的速度和相位進行控制，它的內(nèi)部是一個三閉環(huán)控制系統(tǒng)即速度環(huán)、相為環(huán)、電流環(huán)，可通過調(diào)節(jié)模塊中的PI參數(shù)來實現(xiàn)調(diào)節(jié)電機的穩(wěn)定性。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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