施耐德电气运动控制产品在紧密纺细纱机上的应用

伺服产品简介

伺服系统在纺织机械中的应用越来越多，这种应用有利于提高纺织机械的生产效率，便于整个机器的维护。施耐德电气运动控制部的产品应用于纺织机械已经有某交叉铺网机，某紧密纺细纱机，某纺机细纱机等。我们的产品分为两个系列，TWINLINE和LEXIUM， TWINLINE系列的产品主要面向OEM客户。TWINLINE系列驱动器部分为4种，分别是TLD13、TLC43、TLC53和TLC63四种。它们的区别和特点如下。TLD13：一般驱动；TLC43：具有特殊输入输出功能定义的数据设置型定位控制器；TLC53：通过现场总线控制的定位控制器；TLC63：可自由编程的定位控制器。
根据客户对伺服系统功能的不同需要，我们选择不同的驱动器类型。本文以解放军4806工厂紧密纺细纱机为例说明TWINLINE产品的运用。

机器及工艺

图1为应用了客户开发的紧密纺细纱机，该机器主要通过前罗拉，后罗拉及钢领板的配合来实现细纱成锭，在本应用中，伺服系统用来控制钢领板的升降。



客户以前的机器是利用机械结构来完成整个工艺过程的，钢领板的升降通过机械凸轮来实现。全机械结构的优点在于系统的稳定性很好，但是它的缺陷也非常明显，不同的产品规格需要不同的机械凸轮的组件，每次厂家更换生产品种时要耗费大量的人力来重组机器，对生产安排极为不利，造成生产效率低下。有效的解决办法是采用电子凸轮。
本系统是单伺服系统，而且需要与PLC的输入输出配合使用，此外伺服系统所提供的主要功能是利用电子凸轮的功能替代以前的机械凸轮系统，从而提高系统的生产能力。因此我们选择带有电子凸轮功能的TLC63来实现整个系统的功能要求。
伺服控制的钢领板运动包括：机器风机启动的时候，钢领板从底部开始抬升至凸尖位置，伴随着整机的启动，钢领板下降到起绕点位置并启动电子凸轮功能，按照与前罗拉一定的速比关系运行选定的凸轮曲线。如果在生产过程中发生断电的情况，在电源恢复时，继续被中断的生产过程。


系统的功能说明：
TLC63的功能非常丰富，它可以实现单轴运动控制所需的所有功能，包括点到点运动，手动控制，速度控制，力矩控制，电子齿轮功能，电子凸轮功能等。该装置集成了PLC和运动控制功能，用于PLC编程的CODESYS 编程系统遵循自动化联盟的IEC1131-3原则。我们可以将与运动相关的各种逻辑关系以及运动控制直接编辑的程序下载到TLC63中，这样可以提高整个系统的响应速度。


在与客户交流的过程中，我们了解到不同的产品型号。需要不同的凸轮运动抬升量及不同的速比，根据TLC6的内存状况，我们在控制每条凸轮曲线的描述点量时最大可以存储99条凸轮曲线，这使得我们可以预先将各种产品所需的曲线先准备好以供调用。
关于停电后恢复生产的功能，电子凸轮提供实时读取当前主轴位置的功能，TLC63的内存区可以提供若干断电记忆的变量区间，我们利用这些功能将断电前瞬间的位置记住，在恢复电源之后重新进行生产过程。
用户可以在HMI上进行参数设定，输入将要进行的生产品种，选择执行的速比关系，PLC将相关参数通过MODBUS通讯发送到TLC63的相关变量中，CODESYS程序运行时修改相应的伺服参数，调用对应的凸轮曲线，并配合PLC满足整机的功能需求。

伺服系统应用的关键点：
在以前的文章中，我曾经叙述过在选用伺服系统时，不仅要考虑功率，更要考虑扭矩和负载系统的惯量。这是作为一个伺服选用的专业角度来考虑的问题。
此外考虑到系统工艺的要求分解到伺服系统的部分，我们应该选择合适的驱动器类型与之匹配，这样我们才能提供最适合并且最经济的方案。以本案为例，因为需要电子凸轮的功能，所以必须选择TLC63驱动器。而在一些只需要控制点到点运动的场合下，选择TLC63则有些浪费，可以选择TLC43等其它型号的伺服系统。

总结

本文所说的应用案例是伺服系统比较典型的单轴应用，施耐德伺服系统中的电子凸轮功能及内置PLC编程的功能在这里得到了较好的应用，希望能够对大家在伺服系统的选择有所帮助。欢迎各位批评指正。