电子发烧友网 > 工业控制 > 正文

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

2020年03月20日 09:24 次阅读

一、染浆联合机工艺流程简介

郑州纺织机械厂技术中心与深圳市库马克新技术股份有限公司联合开发的《ZLGA901型染浆联合机》是集染色与过浆工艺于一体的纺织机械,是纺织行业的重要大型配套设备,填补了国产大型染浆联合机的生产空白。

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

浆纱机工艺示意图如上图所示。系统主要由拖引、卷绕、染色三部分组成,其中卷绕和拖引为系统机头部分,拖引为主传动单元,卷绕为从传动单元,两个传动单元需要保持线速度一致的同步运行。在这两个传动单元之间有一张力辊,以检测两单元之间纱线的张力。染色部分由15个染色辊组成,所有染色辊均同步运行(起动、停止、升速、降速)。

工艺参数:

1、爬行速度:2米/分钟

2、拖引、卷绕最高速度:45米/分钟

3、染色最高速度:35米/分钟

4、压浆辊压力线性可调

二、控制系统配置

1、卷绕采用变频专用电机驱动

功率:22KW 极数:6 转速:980 rpm

最小卷径:φ100mm 最大卷径:1000mm

2、拖引采用变频专用电机驱动

功率:11KW 极数:4 转速:1460 rpm

拖引辊辊径:φ219mm

3、染色部分15只轧辊采用边轴传动,用一台三相交流异步电机驱动

功率:30KW 极数:4 转速:1460 rpm

染色辊辊径:φ264mm

4、马达驱动器件

选用具有独特的直接转矩控制(DTC)功能的ABB ACS600系列高性能变频器,它具有优良的速度控制和转矩控制特性。其中用于卷绕的ACS600变频器加装用于中

心卷曲机/开卷机的卷曲传动应用宏软件;卷绕与拖引变频器均配置编码器,以形成速度闭环,取得最优良的控制精度和最快速的动态响应。

5、控制器

选用德国西门子S7-200 系列PLC产品作为系统控制器件,以完成系统逻辑、通讯控制。S7-200在自动化系统中充分发挥其强大功能,使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制,应用领域极为广泛,其优良的性能已得到世人的公认。

6、人机界面(HMI

随着计算机技术、LCD显示技术和触控技术的发展,人机界面(HMI)在自动化领域的应用亦更广泛。本系统人机界面(HMI)采用100 MHz RISC CPU,6″ STN彩色显示,画面切换流畅、图像清晰明亮,性能稳定可靠,具有良好的性价比。

三、控制原理

1、控制原理

浆纱机控制原理如上图所示,系统主要由 PLC、瑞典ABB ACS601变频器、人机界面构成,PLC与ABB ACS601变频器之间用MODBUS现场总线相连,构成现场总线通讯控制网络。ABB 变频器均内含标准MODBUS现场总线通讯接口,故该网络的组建无需特殊网络单元,简单、经济、快速,支持8M bit/s的通讯速率。

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

变频器的频率给定、起/停控制、参数修改、状态查询、故障查询等均可通过MODBUS现场总线实现;除此之外,卷绕变频器速度控制、张力给定、初始卷径设定、卷径复位等操作亦可通过MODBUS现场总线实现。故本系统简化了控制线路,节约了安装布线时间,方便了现场调试,更增加了系统灵活性。

2、Modbus 通讯协议

Modbus 协议是一种串行的主从通讯协议,该协议定义了主机查询的格式,包括:从机的编址方法(或广播),要求动作的功能代码,传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用Modbus协议结构,包括:动作确认,返回数据和错误校验等。

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

主机-从机 与 查询-响应

3、Modbus RTU信息帧结构

标准Modbus 网络可配置为ASCII或RTU(远程终端单元)中的任意一种通讯模式。本系统采用RTU模式,RTU信息帧

结构标准结构如下:

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

RTU通讯模式的信息中包括一个循环冗余校验(CRC)生成的错误校验域,CRC域包括一个16位的二进制数据,占两个字节,CRC值由发送设备首先计算,附在传送信息中。接收设备在接收时将重新计算CRC,并且把计算值与接收的CRC实际值做比较。如果两个值不相等,就说明有错误发生。

四、ABB 卷曲应用宏

1、ABB卷曲应用宏

ABB ACS600变频器卷曲应用软件专用于带材控制中最复杂应用的中心卷曲/开卷机应用。中心卷曲/开卷机的旋转力是加在卷曲或开卷机的卷筒轴上,当卷筒直径变化时,为了使材料的表面张力保持不变,必须保证转速的变化与卷径成反比且转矩的变化与卷径成正比。

中心卷曲/开卷软件是一种非常经济实用的实现精确带材张力控制方法,应用宏有卷曲张力宏,卷曲调节辊宏,开卷张力宏,开卷调节辊宏,在各应用宏中包含卷径计算、转动惯量补偿、硬度控制等功能。

2、控制原理

本系统采用卷曲张力宏,速度闭环调节,控制原理图如下所示。

采用现场总线技术和变频器实现染浆联合机自动控制系统的设计

系统实时检测马达实际转速,计算当前卷径,并积分保持。根据内部计算出的卷径值对主速给定值进行调节,随着运行时间的增加,卷绕旋转速度降低。张力调节部分:系统将检测到的张力值送往控制系统,系统根据张力反馈值与张力设定值的差值,自动调节织轴的转速,以保持纱线实际张力值保持不变。

3、速度给定

在宏应用软件中转速给定的计算来自于带材速度。

其中:Dcore = 卷芯直径

Dact = 实际卷径

Lact = 线速度

Z = 减速比

π = 3.1416

4、卷径计算器

卷径是由实际带材速度和电机转速计算得出的,带有参数的积分器限制卷径的突变。

其中:Lact = 实际材料速度

Nact = 实际电机转速

π = 3.1416

Z = 减速比

五、结论

本文详细阐述了由ABB变频器、人机界面(HMI)、及S7-200 PLC组成的染浆联合机自动控制系统。系统采用现场总线、卷曲应用宏、触控技术等先进的控制技术,具有精确的控制性能,良好的动态特性,能够实现工厂网络化、信息化。该系统现已成功通过调试交付使用,运行情况良好。本系统不仅适合染浆联合机,亦可用于其它印染、纺织机械,具有极好的市场推广应用前景。

责任编辑:gt

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

基于CAN总线的地铁屏蔽门系统故障排除方法概述

地铁是人们出行的重要交通工具,随着地铁线路全面铺设,人们对于地铁的安全性能越来越关注,尤其是地铁屏蔽....
发表于 2020-03-20 09:27 4次阅读
基于CAN总线的地铁屏蔽门系统故障排除方法概述

直接由变频器中间直流总线供电的电源有着特殊的设计...

用于控制系统和其它应用的电源传统上都是直接由单相或三相电网供电的。然而,由于越来越多的变频器以及伺服....
发表于 2020-03-19 15:29 75次阅读
直接由变频器中间直流总线供电的电源有着特殊的设计...

国产贴片机中X/Y轴定位控制系统的作用分析

国产贴片机中,X轴、Y轴、Z轴、R轴、W轴都是轴结构必不可少的组成部分。其中,X轴:移动工作头组件跟....
发表于 2020-03-19 11:03 164次阅读
国产贴片机中X/Y轴定位控制系统的作用分析

基于LIN总线控制系统实现LIN开发平台的搭建

就车身控制而言,主要的应用基于CAN/LIN总线 协议 。基于CAN总线车身控制,在汽车电子上已经有....
发表于 2020-03-19 10:43 58次阅读
基于LIN总线控制系统实现LIN开发平台的搭建

UPFC控制器IP核的主要功能及设计方案分析

统一潮流控制器(Unified Power Flow Con-troller,简称UPFC)是一种可....
发表于 2020-03-19 10:00 44次阅读
UPFC控制器IP核的主要功能及设计方案分析

由中间直流总线供电的电源设计要求及问题

带有360-900V直流输入、可以直接由变频器中间直流总线供电,这样的电源听起来非常令人心动。但是这....
发表于 2020-03-19 09:28 70次阅读
由中间直流总线供电的电源设计要求及问题

Profibus -DP网络的基本原理、特性及实...

现场总线(Fieldbu)是20 世纪80 年代末、90 年代初发展起来的现场智能设备互连通信网络,....
发表于 2020-03-19 09:23 68次阅读
Profibus -DP网络的基本原理、特性及实...

RCU控制系统的功能及特点详细介绍

rcu控制系统针对酒店客房的租房状态和插卡状态,空调可按普通、循环、强力、节能、睡眠等模式自动切换运....
发表于 2020-03-18 14:57 199次阅读
RCU控制系统的功能及特点详细介绍

现场总线的特点优势、发展及在CFB控制系统中的应...

循环流化床锅炉(CFB)控制系统既包含典型的热工过程控制(如锅炉汽包水位控制,蒸汽温度控制等),也包....
发表于 2020-03-18 10:32 67次阅读
现场总线的特点优势、发展及在CFB控制系统中的应...

基于CAN总线解决方案实现丝网印花机的印花控制系...

丝网印花机是一种在一块材料上整齐有序地印制多种色彩、标签、字符等标示符的设备。能印刷材料相当广泛,比....
发表于 2020-03-18 10:22 50次阅读
基于CAN总线解决方案实现丝网印花机的印花控制系...

通过PROFIBUS现场总线技术实现电动执行机构...

PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设....
发表于 2020-03-18 10:11 52次阅读
通过PROFIBUS现场总线技术实现电动执行机构...

采用INTERBUS总线技术实现楼宇自动化系统的...

楼宇控制系统是将建筑物(或建筑群)内的电力、照明、空调、运输、防灾、保安、广播等机电设备以集中监视、....
发表于 2020-03-18 10:03 39次阅读
采用INTERBUS总线技术实现楼宇自动化系统的...

通过Profibus DP总线实现9E级燃机控制...

淮安燃气发电有限公司2x200MW燃气发电机组项目是科远股份在华电武昌9E燃机项目成功投运的基础上,....
发表于 2020-03-18 09:50 43次阅读
通过Profibus DP总线实现9E级燃机控制...

通过InterBus现场总线实现汽车生产物料呼叫...

InterBus现场总线作为IEC61158标准之一,是一种开放型的串行总线系统,其数据传输速度快、....
发表于 2020-03-18 09:46 34次阅读
通过InterBus现场总线实现汽车生产物料呼叫...

基于LonWorks现场总线的EIC2000开放...

FCS系统最感性的特征是:构成自动化系统的各种传感器、执行器及控制器通过现场控制网络联系起来,通过网....
发表于 2020-03-18 09:27 59次阅读
基于LonWorks现场总线的EIC2000开放...

led控制系统行业排名_led控制系统厂家排名

这是成立于06年的品牌,是一家集合研发,生产以及销售,服务作为一体性专业性强的一个品牌。大功率灯光源....
发表于 2020-03-18 09:01 30次阅读
led控制系统行业排名_led控制系统厂家排名

Profibus现场总线的特点优势及在工业控制系...

根据现场设备到控制器的连接方式,现场总线的拓扑结构通常采用以下三种方式:线形、树形和环形。Profi....
发表于 2020-03-17 10:46 63次阅读
Profibus现场总线的特点优势及在工业控制系...

变频器干扰PLC模拟量采集维修案例图解

为了验证,在PLC模拟量4-20mA输出通道中加装了一台信号隔离模块TA3012,TA3012的输入....
发表于 2020-03-17 09:58 43次阅读
变频器干扰PLC模拟量采集维修案例图解

采用mc9s12d64单片机和can接口收发器实...

现场总线技术是当今自动化领域发展的热点,德国bosch公司的can是为解决汽车内部的复杂硬信号接线提....
发表于 2020-03-17 09:22 44次阅读
采用mc9s12d64单片机和can接口收发器实...

化纤行业低压无功补偿电能质量问题及解决办法

化纤行业低压无功补偿电能质量特点:近些年,化纤行业因工艺发展,供电系统中变频器、蒸馏设备使用量大大增....
发表于 2020-03-16 15:59 222次阅读
化纤行业低压无功补偿电能质量问题及解决办法

中达电通成功开发出了一套全自动化月饼排盘机控制系...

在月饼的生产流程中,最重要的就是对月饼排盘机的控制,其他设备都只需要简单继电器控制。作为月饼生产线中....
发表于 2020-03-16 14:26 187次阅读
中达电通成功开发出了一套全自动化月饼排盘机控制系...

RH系列磁致伸缩传感器在轧机辊缝控制系统中的应用...

轧机辊缝控制系统中的位置检测传感器需要高分辨率和较快的响应速度,通常会采用MTS 传感器RH系列磁致....
发表于 2020-03-16 13:55 22次阅读
RH系列磁致伸缩传感器在轧机辊缝控制系统中的应用...

施耐德ATV61变频器的实际应用

施耐德变频器ATV61参数设置方法实例讲解 在实际应用中,对参数进行设置时应从以下几个方面进行考虑: 一、命令源...
发表于 2020-03-16 10:50 22次阅读
施耐德ATV61变频器的实际应用

采用INTERBUS现场总线对烟厂包装机进行改造...

针对上述的问题和要求,我们设计了以德国SIEMENS S7—400 PLC 为核心,采用INTERB....
发表于 2020-03-16 10:47 59次阅读
采用INTERBUS现场总线对烟厂包装机进行改造...

现场总线的种类和概念

一、现场总线简介 随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到...
发表于 2020-03-16 10:38 18次阅读
现场总线的种类和概念

变频器的输出功率该如何选择?

变频器的额定功率大于三台电动机额定功率的总和,电动机一般用有功功率KW表示,而变频器则是用视在功率K....
发表于 2020-03-16 10:12 103次阅读
变频器的输出功率该如何选择?

基于Lenze9326变频器和SJA1000芯片...

该系统以Lenze公司的93系列变频器9326和基于SJA1000的PCI卡为核心。主要包括监控站P....
发表于 2020-03-16 10:05 65次阅读
基于Lenze9326变频器和SJA1000芯片...

安全总线系统的结构、优势及在汽车领域的应用

以汽车生产厂为例,尤其是在自动化程度较高的焊装车间和总装车间,大量的焊接机器人和装配机械手的出现,造....
发表于 2020-03-16 09:34 49次阅读
安全总线系统的结构、优势及在汽车领域的应用

48V技术新认识之低电压大功率电动车控制方案

调配电力能力跟车辆需求特性匹配的电控系统。异步(同步)电动机定子需求的是正弦波。而电池供给的直流小幅....
发表于 2020-03-16 09:26 67次阅读
48V技术新认识之低电压大功率电动车控制方案

变频器引起传感器干扰解决方法

变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能....
发表于 2020-03-15 15:18 164次阅读
变频器引起传感器干扰解决方法

基于CAN总线改进的混合调度算法对网络控制系统的...

利用TrueTime工具箱,构建由一台计算机通过CAN总线控制四台直流电动机的多处理器网络控制仿真系....
发表于 2020-03-14 10:33 71次阅读
基于CAN总线改进的混合调度算法对网络控制系统的...

通过利用微控制器技术和CAN技术实现阀门远程控制...

普通电动阀门是一种通用的执行单元,它作为一种重要的执行器件广泛地用于工业流程控制领域,具有不可替代的....
发表于 2020-03-14 10:15 66次阅读
通过利用微控制器技术和CAN技术实现阀门远程控制...

基于PIC18F258单片机和CAN模块实现电梯...

目前电梯的生产情况和使用数量成为一个国家现代化程度的标志之一。电梯是机电一体的高层建筑的复杂运输设备....
发表于 2020-03-14 10:03 89次阅读
基于PIC18F258单片机和CAN模块实现电梯...

各种自动化现场总线的性能对比及选择时需要考虑的因...

我们将在以下章节介绍其中一些问题,探讨为什么这些特性对自动化网络的选择至关重要,以及做出合理的现场总....
发表于 2020-03-14 09:51 78次阅读
各种自动化现场总线的性能对比及选择时需要考虑的因...

电气控制系统故障维修方式

系统在正常运行的过程中如果出现了系统短路的问题,就会以顺动特性为基本特征展现在维修人员的面前。因此维....
发表于 2020-03-14 09:50 72次阅读
电气控制系统故障维修方式

通过SLC500系列PLC实现和总线技术实现以太...

罗克韦尔自动化提出的工业以太网支持实时报文和非实时报文,其中的实时报文交换是建立在制造者/消费者通信....
发表于 2020-03-14 09:45 79次阅读
通过SLC500系列PLC实现和总线技术实现以太...

基于一种高分辨率高色彩深度的LED显示控制系统设...

综合上述显示需求,本文提出一种基于HDMI接口,提供1080p分辨率,10bit色深的LED大屏幕显....
发表于 2020-03-13 15:37 61次阅读
基于一种高分辨率高色彩深度的LED显示控制系统设...

工业控制自动化变频器节电节能的使用误区

工控自动化产品变频器都被描述成为节电、节能的控制自动化产品,因此,很多人都会认为,只要设备装上变频器....
发表于 2020-03-13 10:58 71次阅读
工业控制自动化变频器节电节能的使用误区

通过CAN模块和PIC30系列芯片实现船舶电站控...

船舶电站一般由燃油发动机、发电机、主配电屏组成,如图 1所示,每个组成部分有各自的输入输出信号,传统....
发表于 2020-03-13 10:29 89次阅读
通过CAN模块和PIC30系列芯片实现船舶电站控...

基于总线技术的新一代开放式DCS系统在水泥熟料生...

文章针对10000t/d水泥熟料的新型干法生产线,采用以基于现场总线技术的DCS控制系统,设计面向全....
发表于 2020-03-13 10:02 188次阅读
基于总线技术的新一代开放式DCS系统在水泥熟料生...

通过双重温湿度传感器实现HVAC单元的自动调节

HVAC是(Heating, Ventilation and Air Conditioning)就是....
发表于 2020-03-13 09:44 339次阅读
通过双重温湿度传感器实现HVAC单元的自动调节

罗克韦尔自动化控制器件在冶金起重机系统中的应用

本文介绍了罗克韦尔自动化PowerFlex700S及控制系统在某炼钢厂200吨铸造吊车上的应用,通过....
发表于 2020-03-13 09:17 62次阅读
罗克韦尔自动化控制器件在冶金起重机系统中的应用

分布式控制系统的组成是什么?

由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路,同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统 。分布式控制...
发表于 2020-03-13 09:02 60次阅读
分布式控制系统的组成是什么?

变频器开关电源模块常见三种问题的检测与修复方法

以下将一一解释变频器开关电源模块常见三种问题的检测办法与修复方法,当然也不一定是百分之一百就能解决所有问题,还...
发表于 2020-03-06 07:00 520次阅读
变频器开关电源模块常见三种问题的检测与修复方法

永磁同步电机常用计算公式(电机研发人员整理)

永磁同步电机常用计算公式(电机研发人员整理) ...
发表于 2020-01-09 22:49 1304次阅读
永磁同步电机常用计算公式(电机研发人员整理)

AVF100-0154 VF100 1.5KW松下变频器的工作原理

       AVF100-0154 VF100 1.5KW松下Panasonic变频器  汕头市罗克自动化科技有限公司,是一家专业...
发表于 2019-12-21 11:01 515次阅读
AVF100-0154 VF100 1.5KW松下变频器的工作原理

USB6008采集到数据如何送到输出端口?

最近在做一个气压系统伺服控制,原理图如下图: 现在自己刚开始用LABVIEW,弄了一个简单程序,如下图: 输入...
发表于 2019-12-17 18:41 285次阅读
USB6008采集到数据如何送到输出端口?

电机装变频器能省电吗

请问电机装变频器能省电吗?
发表于 2019-11-13 17:13 491次阅读
电机装变频器能省电吗

论薄膜电容对电源,逆变器,UPS等的重要性!!!!

选择不好的滤波电容影响滤波电容起到过滤直流参杂的交流电DC-LINK薄膜电容本身一般不容易坏,看似对IGBT没有...
发表于 2019-11-11 15:05 565次阅读
论薄膜电容对电源,逆变器,UPS等的重要性!!!!

智能传感器和现场总线有什么特点?

实际上现场总线控制系统就是以现场总线技术为核心,以基于现场总线的智能I/O或智能传感器、智能仪表为控制主体、以计...
发表于 2019-11-08 06:42 301次阅读
智能传感器和现场总线有什么特点?