Автоматизация электропривода продольно-резательного станка

Изображения WindControl:

Управление процессом намотки осуществляется в главном изображении WindControl. Главное изображение WindControl состоит из следующих трех вспомогательных изображений или окон:

1. WindControl
2. Кривые
3. Состояние продольно-резательного станка

Окно WindControl показывает заданные и нормативные значения в цифрах и столбиках. В окне имеется несколько кнопок для смены изображений. Новые окна открываются на экране нажатием этих кнопок. Окно WindControl разделено на следующие поля:

• Автоматический останов
• Скорость
• Натяжение полотна
• Натяжение ремней
• Намоточная сила
• Нагрузка прижимного вала

Окно Кривых выбранные, измеренные и нормативные значения, масштабированные по времени, диаметру или длине. Кривые выбираются в изображении кривых.

В окне состояния  продольно-резательного станка можно найти наиболее важную информацию о состоянии продольно-резательного станка, номер данного рецепта и информацию о предыдущем съеме. Кроме этого в окно состояния продольно-резательного станка можно ввести массу на квадратный метр и плотность полотна.  

На окне состояния продольно-резательного станка можно открыть следующие окна:

• Скорость – поля для ввода заданных значений рабочей и заправочной скоростей, а также раздельной заправочной скорости раската. Кроме перечисленных полей, в окне Скорости указаны константы ускорения и замедления рабочей скорости;
• Натяжение - поля для ввода заданных значений рабочего натяжения, ослабление натяжения в начале (при ускорении) и ослабление натяжения в конце (при замедлении). Также можно найти установленные в рецептах уровни натяжения при остановке, заправке, смене съема и выполнение склейки. В системе WindControl нет отдельного окна натяжения ремней, их натяжение можно изменить только на страницах рецепта;
• Намоточная сила - поля для ввода заданных значений намоточной силы в начале и в конце намотки. Кроме этого в этом окне указаны значения, компенсирующие воздействия ускорения и замедления, эти значения устанавливаются на страницах рецепта;
• Нагрузка прижимного вала – в системе WindControl нет отдельного окна Нагрузки прижимного вала, ее можно изменить только на страницах рецепта;
• Автоматический останов – при остановке станка по диаметру и/или длине намотки имеется только один выбор останова. При остановке станка по диаметру и/или по длине размотки одновременно можно использовать восемь выборов останова. В колонке «Скорость» указываются измерения скорости и места останова. Если хотят остановить продольно-резательный станок, скорость должна быть нулевой. Иначе станок продолжает работать с введенной в таблице скоростью до того, как достигается следующее место останова, станок снова включается на первоначальную рабочую скорость или автоматический останов останавливает станок после намотки рулона.

Продольно-резательный станок выполняет  намотку так, что заданная рабочая скорость достигается одновременно с соответствующим ее диаметром или длиной. Первоначальная рабочая скорость включается кнопкой «Работа» в части автоматического останова изображения WindControl.

Выборы останова с 1-7 предназначены для определения мест останова тамбурного рулона, например, для выполнения клейки. После осуществления останова тот или иной выбор устанавливается в нуль. Выбор останова 8 предназначен для останова станка так, что на тамбурном вале не остается бумага или на нем остается лишь несколько слоев бумаги. Выбор 8 не устанавливается на нуль при смене тамбурного рулона, а остается в силе до тех пор пока оператор не изменит его.

В окне «Размотки» имеется кнопка с текстом «Ручной  или Автоматический», которой выбирается режим ввода значения тамбурного рулона. Обычно выбран автоматический режим ввода. Соответственно квитирование и отправление начального диаметра тамбурного рулона в привод осуществляется автоматически. В данном окне имеется только одно поле ввода значения начального диаметра тамбурного рулона. В окне можно найти и фактическое и полученное приводом значение диаметра тамбурного рулона.

Ручной режим  ввода начального диаметра тамбурного рулона нужен только тогда, когда муфта тамбурного рулона зацеплена и полученное приводом значение диаметра неправильно. Такая ситуация возникает тогда, когда, например, диаметр тамбурного рулона измерен ультразвуковым датчиком неправильно и это неправильное значение отправлено к приводу при зацеплении муфты.

Продольно-резательный станок должен быть остановлен до ввода значения диаметра тамбурного рулона.

• Состояния приводов – в окне Состояний приводов указаны моменты и скорости вращения приводов;
• Состояния кривых – в окне Состояний кривых можно найти имена, фактические значения и единицы измерения кривых.

Выше перечисленные окна покрывают  лишь четверть поверхности экрана так, что главное изображение все  время видно на экране.

        В соединенных полях окно WindControl дает следующую информацию о состоянии продольно-резательного станка.

• Удержание скорости, которое отображается в поле скорости - скорость продольно-резательного станка «заморожена» в определенном значении;
• Состояние натяжения, которое отображается на поле натяжения;
• Данные о выборе способа образования нормативного значения - математический и графический;
• Математический и графический способ или мода образования нормативного значения.

Система WindPosit перемещает ножы в поперечном направлении станка вручную или автоматически.

Позиционирование ножей возможно только на нулевой скорости продольно-резательного станка. При использовании ручного управления, ножы могут быть перемещены с помощью пультов  управления на режущей части. В автоматическом режиме WindPosit перемещает ножы и проверияет их положение автоматически.

 

 

 

2.2.4 Датчики контроля параметров

 

1) Датчик измерения диаметра тамбурного рулона (Ultrasonic distanc sensor 941-C2V-2E-1CO GE3-201): датчик-измеритель диаметра, т. е. ультразвуковой датчик, установлен на подставке, расположенной на полу между раскатными стойками. Датчик измеряет диаметр тамбурного рулона при опускании тамбурного рулона на раскатную стойку и передает измеренное значение  системе управления.

Рис. 2.6 Измерение диаметра тамбурного рулона:

1-датчик-измеритель диаметра тамбурного рулона; 2-подставка;

3-тамбурный рулон.

2) Датчик измерения натяжения.

См. пункт 1.3.2 дипломного проекта.

3) Датчик скорости: в качестве датчика скорости используются импульсное устройство, которое имеет двухканальные выходы, генерирующие две серии импульсов А1 и А2, сдвинутых один относительно другого на электрический угол, равный 90⁰. При вращении вала по часовой стрелке импульсу серии А1 опережают импульсы серии А2. В датчике предусмотрен реперный импульс шириной 90⁰. Передний фронт этого импульса совпадает с передним фронтом выходного импульса серии А2, задний с задним фронтом выходного импульса серии А1. Датчик скорости устанавливается на вал электродвигателя. Выходные импульсы поступают на плату связи NTAC – 02 (PULSE ENCODER INTERFACE MODULE) и далее на устройство управления двигателем и задачей АМС (Application and Motor Controller).

4) Датчик тока: в электроприводе станка сигналы пропорциональные току, снимаются с вторичных обмоток трансформаторов тока. Эти сигналы используются непосредственно и могут преобразовываться в сигналы пропорциональные ЭДС, мощности, магнитного потока и т.д. Сигнал, поступающий с датчика проходит через аналога – цифровой преобразователь на выходе которого снимается цифровой сигнал. Этот сигнал поступают на плату связи NRED – 61 и далее на устройство управления двигателем и задачей АМС (Application and Motor Controller). Датчики тока устанавливается  на каждую фазу между двигателем и инвертором.

 

2.2.5. Программное обеспечение, программирование и техобслуживание

 

Программирование контроллера Siemens  выполняется с помощью программы Step-7 путем соединения функциональных блоков из библиотеки функциональных блоков для контроллера и установки параметров контроллера. В библиотеке функциональных блоков имеются разные блоки для разных назначений: логические, арифметические, управления, связи, измерения данных и т.д. Блоки можно группировать в более крупные модули для облегчения использования иерархических структур. Использование модулей облегчает и упрощает проектирование. С помощью программы Step-7 можно перепрограммировать или внести изменения в саму программу контроллера.

Документация программного обеспечения  составляется автоматически в процессе программирования и ее можно распечатать. На основе графического представления программы пользователь обрабатывает код программы с помощью транслятора. После этого код загружается в контроллер. Исходные данные программы, такие как дата разработки и загрузки, номер версии, а так же наименование применения записываются в память системы АРС.

Программный пакет AdvaBuild  для Windows (более специальное название - построитель функциональных зависимостей (Function Chart Builder)) может использоваться для программирования, конфигурирования и диагностики АС 80. Программирование и конфигурирование АС 80 выглядит и воспринимается аналогично другим контроллерам серии Advant. Сохранена совместимость с АРС (устройство управления программой применения), устройством управления предыдущего поколения при условии использования функциональных блоков из библиотеки АРС.

Для пуско-наладки, ухода и других связанных с техобслуживанием функций имеется отдельная программа пуска-наладки и ухода (Drives Window).

Drives Window представляет собой наиболее  удобное программное обеспечение для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания изделий ABB. Это программное обеспечение для персонального компьютера, предназначенное для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания в оперативном режиме. C ее помощью можно так же выполнить все необходимые функции, такие как установить значения параметров, измерение данных и т.д., которые необходимы для приведения электропривода в рабочее состояние.

Drives Window предоставляет пользователю доступность ко всем параметрам и сигналам контроллеров. Пользователь может так же измерить их значения и рассмотреть их на экране или в графическом или в цифровом виде.

Представленная процедура подготовки к работе использует программу DriveWindow.

Процедура подготовки к работе содержит операции, которые необходимо выполнять  только при первоначальной подаче электропитания на преобразователь ACS 800 после его установки в новом агрегате (например, с целью ввода данных об электродвигателе). После выполнения подготовки к работе можно подавать электропитание на преобразователь ACS 800, не используя повторно эти операции. Процедуру подготовки к работе можно повторить позже, если необходимо изменить начальные значения.

 

2.2.6 Осуществление натяжения полотна на программном уровне

 

Измерение натяжения полотна осуществляется на вале измерения натяжения. Датчики натяжения WE 1-6 (рис. 2.7, 2.9, 2.10) измеряют силу , направленную от бумажного полотна на измерительный вал, и передают через усилитель AMP-LO1 аналоговый сигнал  1 В и 1-6 В о натяжении полотна на входные аналоговые модули программируемых контроллеров Simatic S-7 и Advand 80 соответственно. Показания датчиков передаются по 6-ти каналам и используются для визуализации профиля натяжения полотна на мониторе диспетчера (рис. 2.8). Силоизмерительные датчики присоединены к плате усилителя.

Электроприводом непосредственно  управляет контроллер АС 80, в котором  и происходит сравнение действительного сигнала натяжения полотна и сигнала задания натяжения.

Сигнал обрыва полотна, как и задание натяжения, передается контроллеру Advand 80 по информационной шине Profibus DP.

На рисунке 2.7 изображена функциональная схема системы натяжения полотна.

Рис. 2.7 Функциональная схема системы натяжения полотна

На программном уровне натяжение  полотна осуществляется следующим  образом (рис. 2.11-2.20):

Внешний аналоговый сигнал с датчиков натяжения, поступающий на блок согласования сигналов MOVE (рис. 2.11 стр.110 листинга программы) контроллера Advant 80, копируется с входа и передается на выход в виде сигнала ActualWebTension-действительного значения натяжения. Далее этот сигнал преобразуется (рис. 2.12 стр. 111 листинга программы), и мы имеем действительное значение натяжения - TensionActual_Npm в Н/м, сигнал TensActToReg_Npm поступающий в дальнейшем на регулятор натяжения двигателя раската (рис. 2.17 стр. 1133 листинга программы) и сигнал задания скорости UnwExtSpeedRef_mpm в м/мин.

Проследим, как же осуществляется задание натяжения.

На выходе блока DCBRX (блок, который является элементом создания одного или двух виртуальных соединительных интерфейсов и обеспечивает связь между FieldBusAdapter и АС 80) мы имеем сигнал задания натяжения S7_TensionRef, приходящий с программируемого контроллера Simatic-S7(рис. 2.14 стр. 431), который последовательно поступает на преобразователь CONV, функциями которого является преобразование целых, вещественных, временных и вещественно-временных данных и на блок деления на 10 (рис. 2.15 стр. 434), на выходе которого мы имеем задание натяжения уже в Н/м S7_TensionRef_Npm. На стр. 1131 (рис. 2.16) представлен блок расчета натяжения TC TNSREFW1, в котором сигнал задания натяжения проходит через задатчик интенсивности RAMP , а также происходит сравнение действительного значения натяжения и задания натяжения. С выхода блока TNSREFW1 сигнал задания натяжения поступает в дальнейшем на вход REFV PI-регулятора натяжения двигателя раската (рис. 2.17 стр. 1133), на вход I регулятора приходит  действительное значение натяжения TensActToReg_Npm.

Из листинга программы видно, что  на вход регулятора приходит поправочный коэффициент, который в зависимости от скорости двигателя наката принимает следующие значения: υ_наката < 20 м/мин., к=0,4; υ_наката > 20 м/мин., к=0,7; υ_наката > 100 м/мин., к=1,4. Выход регулятора натяжения D11_TensRegOut пересылается в блок TC-UWTQRFW1. На стр. 1147 листинга программы (рис. 2.18) в блоке TC-UWTQRFW1 на основе входных сигналов производится расчет задания вращающего момента, который в дальнейшем поступает на блок TC DRRXFW2 (рис. 2.19 стр. 1180). Блок TC DRRXFW2 служит для пересылки этого сигнала в преобразователь частоты ACS800.