成功案例

當前位置:三菱PLC > 技術服務 > 成功案例

三菱伺服電機应用案例:华南某企业对其纸尿裤生产线升级改造

500棋牌:14180 日期:2014-12-04 選擇字號:

1、 环境背景
  隨著科學技術進步和人民生活水平提高,市場對嬰兒紙尿褲的需求不斷增加,使之出現求大于供的局面。正是由于出現了這樣的商機,一些過去采用機械傳動式嬰兒紙尿褲生産線機的設備制造廠改機械傳動爲伺服控制系統以提高設備的生産效率;還有一些過去生産餐巾紙,護墊的設備制造商紛紛投資制造嬰兒紙尿褲生産線機.華南一家機械設備制造商就屬于後者。
  嬰兒紙尿褲産品分爲: 大碼、中碼、小碼,其長度從385mm550mm不等。設計速度爲200m/min,生産節拍爲400pcs/min,裝機容量爲260kw,精度爲±1mm。該機的傳動和控制系統采用三菱的變頻器伺服放大器Q02HPLCQ173CPUQ172CPU運動控制器。


2、 系統的硬件組成
2.1
主要工藝過程
  嬰兒紙尿褲生産線機主要設備由以下組成: 8套開卷裝置、 8台複合輥和壓輥、6台切刀輥及折疊和疊碼裝置.其工藝流程如圖1所示。



  按照具體功能劃分它們是:
一 开卷装置
① 导流无纺布开卷
② 卫生纸开卷
③ 弹性腰带开卷
④ 底膜开卷
⑤ 前胶贴开卷
⑥ 面料无纺布开卷
⑦ 复合贴开卷
⑧ 挡墙无纺布开卷

二 刀具总成
① 棉芯切刀
② 弹性腰切刀
③ 前胶贴切刀
④ 复合贴切刀
⑤ 成型边切刀
⑥ 成型终切刀

三 复合辊和压辊
① 棉芯压纹辊
② 三星压合辊 1
③ 三星压合辊 2
④ 三星压辊牵引
⑤ 导流无纺布、卫生纸、棉芯复合辊
⑥ 面料无纺布、弹性腰复合辊
⑦ 前胶贴、底膜复合辊
⑧ 左右复合贴复合辊
  開卷裝置將生産紙尿褲需要的各種材料依序輸送至主加工線, 切刀輥則按産品的規格剪切成各種形狀尺寸,經複合輥和壓輥及最終切斷刀完成嬰兒紙尿褲産品加工.最后经折叠、叠码包装入袋 。

2.2
硬件組成
  系統開卷裝置的傳動設備采用三菱FR-540E變頻器; 切刀輥、複合輥和壓牽輥、輸送輥等設備采用三菱J2S-B伺服大器.基礎自動化采用Q02HPLCQ173Q172CPU運動控制器組成的多CPU系統.人機界面采用三菱GOT985完成参数设置、系統监控、启动、停止等.其硬件配置如圖2所示.
  Q02CPU控制17軸變頻器,Q173CPU控制生産加工30軸伺服電機,Q172CPU控制包裝設備5軸伺服電機.
  按工藝要求35軸伺服電機和17軸變頻異步電機必須同步。16台開卷裝置獨立傳動,兩台爲一組恒張力自動換接料;6套切刀輥相位要嚴格一致;8套複合輥和壓合/牽輥及輸送輥等線速度完全相同;包裝設備位置控制和開卷裝置張力控制節拍匹配;才能確保産品的一致性、重複性及精度。該設備集相位控制、速度控制、位置控制、張力控制爲一體。


2.3 Q—Motion
  Q173Q172是繼A系列運動控制器的更新換代産品。Q173可控制32;Q172可控制8,程序執行周期(SV22 4軸)仅爲0.88ms,是以往的1/4 Q173Q172CPU單元具有運動控制和事件處理的64RISC處理器,能高速度完成高精度计算和大量数据通讯。具有多軸插补、速度控制、凸轮定形、轨迹控制等多样运动控制功能。SSCNT伺服總線傳輸速度爲5.6Mbps,發送周期0.88ms,確保同步精度和速度/位置的控制精度。Q173Q172兼容MELSEC-Q系列PLC-CPU,进行高速顺序程序的处理 。Q02HCPU是多CPU系統的主控CPU
  系統软件:
  傳輸裝配軟件SV13:提供:線性插補(1-4軸)、圆弧插补、螺旋插补、等速度控制、固定距离进给、速度控制、速度切换控制、速度-位置切換等功能,適于電子元件裝配、裝料機/卸料機、食品包裝、X-Y工作台、傳送機器、噴塗機、焊接機、注塑機、貼片機等。
  自動機器軟件SV22:SV13功能的基礎上增加了:多軸同步控制、凸轮控制、绘图控制、电子軸、电子离合器等功能.適合于印刷機、制紙機、食品加工機、精紡機、紡織機械等。
  凸輪軟件CAMP:制作凸輪運行曲線或自由曲線,實施軌迹控制及相位控制.
  同步編碼器功能,实现多軸同步控制和相位自动控制。
  數字示波器功能,實現力矩、速度、位置等電機信息的實時監控。

3
、 应用软件设计
  QMotion提供實模式和虛模式兩種控制模式.程序設計使用Motion SFCSequential Function Chart)語言和支持機械的語言進行可視化編程。 Motion SFC是以流程圖的形式進行描述,按照機械動作步驟編寫,容易制作工序控制的程序。支持机械的语言是通过软件模块实现主軸、齿轮、离合器、凸轮等硬件动作,自由地把這些模塊組合起來,即完成虚模式下的机械语言的程序设计。实现复杂的同步控制、轨迹控制及协调控制 。
  纸尿裤生产线机的系統连锁功能,調節功能,設備啓動停止控制等使用Motion SFC編程; 同步控制, 系統较正,複合輥壓合/牽輥線速度控制、切刀輥相位控制等使用支持机械的语言編程; 開卷裝置張力控制由Q02HCPU用梯形图編程。

3.1
同步控制
  紙尿褲加工生産線同步通過控制程序如圖3所示.

圖三同步控制虛模式程序

  由一台虚拟伺服电机经一虚拟主軸通过齿轮、离合器、變速機差速齿轮/變速機,驱动滚筒或凸轮 。滚筒代表复合辊或压合/牽輥或輸送輥, 凸輪代表切刀輥。30個離合器由一個位軟元件控制,所以當這台虛擬伺服電機以某一轉速啓動,即通过虚拟主軸将脉冲数和脉冲频率传递给切刀辊、複合輥、壓合/牽輥、輸送輥使它們按設計好的速度同步運行。(由于版面限制只複制了14軸伺服)

3.2
系統较正
3.2.1
原點回歸
  爲滿足機械設計需要QMotion設計了多種方式:
① 近点DOG方式原點回歸
② 计数方式原點回歸
③ 数据设置方式原點回歸
④ 停止器方式原點回歸
⑤ 限位开关混合型原點回歸
  原點回歸,即机械系統和电气系統较正.是相位控制、位置控制關鍵,选择恰当的原點回歸方式才能保证系統控制精度 。
  该套系統采用数据设置方式原點回歸 。使用JOG功能手動將控制對象移至期望點,然后启动原點回歸 。包装设备的位置系統使用绝对位置编码器,所以虽操作繁琐但机器一次性调好即可 。

3.2.2
系統调整
  当纸尿裤加工生产线所有軸从静止状态启动到额定转速状态或从一个稳态(速度)到另一个稳态(速度)的过渡过程,即動態速度曲線不一致, 切刀輥之間會出現錯位; 複合輥、壓合/牵辊之间出现堆料或打滑现象。所以调整各伺服軸的增益和积分参数不仅响应快而且要过渡过程曲线完全一致 。

3.3
複合輥、壓合/牽輥線速度控制
3.3.1
輥徑偏差補償
  複合輥、壓合/牽輥、輸送輥共24根 。 由于辊径的机械加工存在正负公差,盡管使用的輥都在允許的公差範圍內,但计算各軸圆周,其各軸周长的差使得各軸以同一转速旋转时线速度不一致,不能滿足控制精度的要求,必須對其糾偏。
  QMotion提供三種偏差糾正方法:
① 固定参数设置
② 變速機控制
③ 差速齿轮
  固定參數設置法是用遊標卡尺或其它測量器具直接測量輥徑,並計算出周長,修正後設定電子齒輪,使各輥線速度相等。
  變速機控制和差速齿轮法既可离线设置也可在线调节 。连接變速機到滚筒支路,把變速機的变速比设爲变量,通過調節各輥的變速比值,使其达到线速度相等。 连接差速齿轮到滚筒支路,在差速齿轮侧加入辅助虚拟伺服电机使辊筒的速度得到修正 。
  本系統采用變速機控制法.
  設要求線速度相同的24軸辊径由小到大依次爲:
    Φ1,Φ2,Φ3 ???????????????????????????????????????????? Φ24
  在虚模式分别加入變速機,其對應的變速比依次爲:
    Κ1,Κ2,Κ3?????????????????????????????????Κ24
  其中: Κ1=10000; Κn=(Φ1/Φn)*10000 n = 224

3.3.2
微張力控制
  複合輥、壓合/牽輥傳動對象是生産紙尿褲的各種材料,只有使其在加工過程不打滑和堆料才能讓材料勻速傳送,從而保證産品精度.。爲此采用微張力控制,即在連輥之間加入微小速度差ΔⅤ,以使加工材料绷直既不堆料也不打滑 。
  設: 沿材料加工前进方向複合輥、壓合/牽輥依次爲:
    φ1,φ2,φ3????????????????????????????????? φ24
  對應各輥線速度依次爲:
    V1,V2,V3????????????????????????????????? V24
  其中: Vn - Vn+1 = ΔV (ΔV< Vn1‰ ~2.5‰)

3.4
切刀輥相位控制
  6個切刀輥設計爲往複式自由凸輪模式.一個周期爲此360°與切刀輥一轉相對應.其凸輪曲線如圖4所示 。


3.4.1階躍負載速度補償
  切刀輥屬階躍負載.當切刀輥轉至切刀位時負載突然躍變,電機速度也會被瞬間跌落如圖5所示 。

  由于每個切刀輥的負荷率不同,所以每个切刀辊转至切刀位时速度跌落的幅值和回调的时间也都不同 。由此会引起切刀辊间相位错位,所以必須進行補償。其補償的方法如圖6所示,按圖6給定速度曲線,設置凸輪曲線,将抵消由于负载跃变产生的速度波动 。当然电机功率选得过大使负荷率较小或系統转动慣量设计大些, 阶跃负载产生的速度波动也会减小或减少到精度允许的范围内 。

3.4.2
随机扰动調節功能
  電網的電壓波動電磁場幹擾以及加工材料不均勻都會使運動過程的切刀輥産生隨機擾動,使个别机架的切刀辊相位产生错位。系統设计了如图7所示調節功能,可手動或自動糾正錯位。V3230个軸的同步驱动虚拟伺服电机,V11軸的辅助驱动虚拟伺服电机作用是纠偏 。

图七 辅助軸纠偏系統


4、 结论
  三菱运动控制器是集通讯、位置、速度、张力控制爲一体的自动控制平台.简单、易懂、直观、可视性强的編程方法,適合于各種層次的自動化專業人員在短時間內掌握並應用;丰富的控制功能、高分辨率系統、快速响应满足各类机械设备生产工艺要求。

     深圳市海蓝机电设备有限公司(www.zhaoyangmc.com)销售和批发:三菱變頻器、三菱plc、三菱觸摸屏、三菱伺服電機等工控自动化产品.电话:400-8819130  0755-88356296(10线) 大客户:13823726967 吴经理
     本文原创自:深圳海蓝机电设备有限公司,如果你对三菱伺服電機应用案例感兴趣请阅读我们的文章:/article/112.html   

評論信息

暫無留言!
發表評論
姓名:
內容:
驗證碼: <strong><a href=500棋牌换一个" src="/article/verify/" align="absmiddle" id="verifyImg" /> 看不清?

1.尊重網上道德,遵守中華人民共和國的各項有關法律法規,不發表攻擊性言論。
2.承担一切因您的行爲而直接或间接导致的民事或刑事法律责任。
3.産品留言板管理人員有權保留或刪除其管轄留言中的任意內容。
4.不支持HTML代碼且留言要通過審核後才會顯示,請勿惡意留言。