德国BECKHOFF（倍福）PC控制在纺织梳理机的应用

概述： 在纺织行业的生产过程中，首先要把纤维材料变成纱，然后才能织布。位于美国北卡罗来纳州的IRAGriffin Sons, Inc.有限公司是梳理机的生产厂家。梳理机是把纤维头梳理整合后再进行上浆（保护纤维和纱丝在编织过程中不会因受力而断线的一种工艺）的一种设备。自2003 年1 月以来，IRA Griffin 公司的梳理机采用Beckhoff 公司的PC 控制技术，简化了控制系统，降低了成本，提高了可靠性。 选用Beckhoff 自动化产品是由于他们能够提供完整的解决方案并符合IEC 61131-3 编程标准。梳理机的控制器基于Beckhoff 的TWINCAT 控制软件和带PROFIBUS 接口的总线端子。IRA Griffin 公司选择PROFIBUS 是因为它速度快，并且得到变频器生产厂家的广泛支持。一套梳理机中并行的驱动器有时多达25 台。 Barry Shelton 先生，IRA Griffin 公司的电气工程主管，专门负责将梳理机的控制系统转换为基于PC 的控制。他说：“很多年来，我们的控制系统都是从外面采购。1988 年公司开始生产自己的DOS 版PC-Based 系统。基于DOS 的系统非常灵活，易于编程，但是却不能实现并行的运动控制。系统通过网络给驱动器发出以RPM 为单位的速度指令或以负载百分比为单位的转矩指令。基于DOS 的系统不能实现多个驱动器的同步控制。 1995 年，这个问题有了重大改观。这时IRA Griffin 公司转而使用一种基于PLC 的系统，该系统的多驱动器速度或转矩的同步刷新调节性能卓越。通常同步刷新在PLC 的普通扫描期间完成，需要20 到50 毫秒。如果要求刷新周期小于5 毫秒，可以在PLC 程序中使用附加的中断。PLC 可以更好地调节运动控制，但是却缺乏基于DOS 系统的灵活性，所以IRA Griffin 公司的梳理机中还是得使用一台PC 机。“直到那时，如果一套系统中有多台并行的驱动器，我们还是使用一台独立的PC 机来运行驱动控制程序，” Shelton 说，“有些设备只有三到四台驱动器，而有一些设备却多达20 到25 台。这些驱动器并列运行，借助负载反馈单元调节速度或转矩。当我们尝试在DOS 软件程序中完成这个功能，而不利用驱动器内置功能时，结果扫描时间非常稳定。”他解释说。 我们一直使用PLC 系统，直到2003 年1 月，公司为期两年的工程改造计划达到顶峰，开始在船舶机械上使用Beckhoff 控制系统。 该计划的目标是： ·降低组件成本； ·提高控制的可靠性； ·减少客户培训时间 ·降低为每台设备编程的平均费用。 Shelton 依据他已有的PC 经验，认识到现有设备上的PC 没有得到充分利用。他得出一个结论：用一台PC 可以做任何事情，从而减少控制器和网络的数量。“我们很早就认识到，达到我们目标的最好办法是采用一套基于PC 的控制系统。它集控制器、人机界面（HMI）和PC于一体，加上PROFIBUS 之后，使网络数从三个减至一个”，谈到这套新的紧凑型系统时Shelton如是说。“我们以前有三个独立的网络：一个底层的I/O 网，一个驱动器控制网和一个连接控制器和人机界面的以太网。所以我们的机架上满是昂贵的组件和价值不菲的网络接口卡。 Shelton 先生还提到，几乎所有的驱动器制造商都提供PROFIBUS 选件。“所以我们使用PROFIBUS 网络，这意味着我们也得有支持PROFIBUS 的I/O 和驱动器。“我们抛开了对自己和客户都倍感复杂的东西。所以现在我们去掉了PLC 和PLC 机架上的专用以太网卡，以及I/O 机架上的专用I/O 卡。” 解决方案：基于PC 的控制。 在确定新的控制系统的要求之后，就需要寻找一个合适的供应商。Shelton 先生把视线集中在寻找一家致力于PC-Based 控制技术的专业制造商，并希望该制造商能提供尽可能多的硬件和软件。“我们不希望从一家公司购买软件，又从另一家公司购买I/O，再向其它公司购买其它东西”，Shelton 强调。“一家厂家能够提供的东西越多，系统的集成度就会越高，使用起来也更容易。” 另一个因素是，完全符合IEC6113-3 的编程方式对于IRA Griffin 公司非常重要。IEC61131-3允许IRA Griffin 公司使用他们首选的高级别的结构文本语言进行编程。同时，如果需要的话，还可以灵活地将同样的程序以PLC 梯形逻辑图的形式来显示。尽管如此，其主要目标仍然是降低系统的复杂性，以便消除客户对编程方面的诸多担心。其它有些公司虽自称可提供一套完整的系统，但其中的组件有的是自己生产的，有的是从别处采购的。“我发现这里面有问题，因为这样就涉及了太多的人员和部门，而你不可能指望他们把事情做得天衣无缝。” 他发现Beckhoff 公司提供的产品正是IRA Griffin 公司所一直寻求的，并且也满足了Shelton在成本优化方面的要求。他们直接向Beckhoff 公司购买组件，结果IRA Griffin 公司以最优惠的价格获得了最好的技术。IRA Griffin 公司自行完成了全部代码的转化工作，得益于Beckhoff 产品的每一个细节都符合IEC 61131-3 标准。IRA Griffin 公司对IEC 61131-3 标准的结构化文本编程非常熟悉，因此很容易就掌握了最新的技术。