西门子6ES7231-7PD22-0XA8售后无忧1 引言 套标机的用途是给瓶装商品套装彩印商标薄膜。典型的套标瓶装商品是快速消费品，例如瓶装饮料、化妆品、药品、保健品等。根据套标速度的不同，套标机可以分为以下几种：100-150瓶/分、150-250瓶/分、300-400瓶/分、400-600瓶/分、600-800瓶/分。目前市场数量大的集中在100-400瓶/分的设备上，大于400瓶/分的设备属于高速套标，虽然目前市场份额不大，但由于行业内的竞争日益激烈，使得各厂家都在积极研发自己的高速套标机，速度高达到800瓶/分，已接近机械系统的运行极限。2 高速套标机电控系统分析 套标机控制 套标机控制的难点在于考验PLC及伺服的响应性，生产效率越高，对于PLC发脉冲的频宽和伺服的动态响应性及频宽要求越高。因此在选用DELTA品牌时，PLC的主机选择性能较高的DVP40EH00T2系列主机，也可选择DVP28SV11T。这两款主机是台达2007年推出的小型PLC中性能高的。分别有4组200KHz的高速脉冲输出通道及4组200KHz的高速脉冲输入通道，同时基本指令的执行时间明显优于业内同档次的PLC。2.2 伺服的频宽及动态响应性 有了性能较高的控制器，接下来要考验则是伺服的频宽及动态响应性。台达A系列伺服的响应频宽为450Hz。在要求生产效率为200-300瓶的范围内有一定的余量。基于以上两点，硬件是完全能够满足效率的要求。但如果生产效率要求在400-600瓶/分或600-800瓶/分的高速套标时，对于PLC及伺服的要求都会非常高。伺服的频宽450Hz是难以完成如此高的响应性的，而对于PLC则针对脉冲的平滑处理要求则更加高，需要将高运行频率与低运行频率之间的减速曲线做的比较平滑，还要满足加减速的快速性。针对这样的要求，DVP40EH00T2新增了DPTPO的填表式发脉冲，加减速一共60段。在效率为200-300瓶/分的速度时，可以满足要求；在400-600瓶/分，600-800瓶/分60段的加减速还是不够，应该考虑能够将分段在细一些或加减速的段数可以认为在特殊寄存器中自己定义。如果能够做到这一点，对于高速套标，我们的PLC是非常有优势的。突显非常高的性价比。2.3抓色标 控制上的难点在于抓色标。所谓抓色标即PLC接到色标传感器的信号后，能够非常快速的响应，并立即控制伺服停下来。一方面是考验PLC在执行中断时的快速性，同时也在考验PLC在相同的频率下发脉冲，中断一来，能否稳定、一致、快速的禁止发脉冲。如果PLC不能保证中断执行的快速性、一致性，稳定的将脉冲禁止，则会出现长短标的现象。这对于客户是不能够接受的。同时在高速发脉冲的时候，由于标长比较短，意味着一个完整的标长对应的脉冲当量比较小。如果对于发脉冲不做加减速的处理，当检测到色标时，伺服运行在高速状态，PLC此时发脉冲的频率非常高，则会造成伺服的过冲。切出来的标签会长于一个正常的标长。因此对于PLC发脉冲加减速的处理是非常关键的。即要平滑的加减速又要以较高的频率运行，以满足生产的高效性。这一点对于控制和PLC而言都是有一定的难度。因此如下图所示的曲线是比较合理的。 加速段采用0-π/2的正弦曲线，等分20段进行，每个PLC扫描周期角度增加1/20度；减速采用余弦0-π/2，等分40段，每個掃描周期角度綫小1/40度。如何处理好平滑的加减速的同时保证生产的高效性是做好套标机的关键！对PLC的考验也在于此。目前使用DVP28SV或EH2的主機在穩定狀態下能夠做到300-400瓶/分，效率再高已經比較困難，一方面對於發脈衝指令的平滑有更高的要求，另一方面對於伺服的頻寬也有更高的要求。當然如果在不計成本的條件下，使用DVP20PM與A2的伺服相信效率會有所提高3 高速套标机电控系统设计 高速套标机生产效率大幅度提高，对控制系统的要求也非常得高。首先对于PLC不仅要求高频宽的脉冲处理能力、脉冲指令的平滑处理能力、中断的响应能力等有很高的要求，同时对于伺服的响应频宽、瞬时的启停的高响应性都有非常高的要求。目前在小型通用PLC中，台达SV/EH2系列提供填表式的发脉冲功能，加减速一共60段，能够实现200-300瓶/分的速度。基于SV/EH2系列PLC的高速套标机控制系统结构如图1所示。基于台达机电产品的套标机硬件配置如表1所示。PLC输入输出定义如表2所示。PLC电控系统原理如图2所示。 表1 硬件配置名称型号数量备注人机界面DOP-B07S2001台可编程控制器DVP40EH00T21台DVP08HN1台1 引言 移动电子市场造就出包括镍氢电池、锂离子电池、聚合物电池等许多种类庞大的电池制造产业。电池极片有色金属压延的辊压机及其连轧生产线，为机电自动化系统提供了新的应用领域。 锂电池极片压延辊压机如图片1所示。压延钢棍把薄厚不均的电池极片卷材经过压轧制得高密度均质级片材料，提高电池的容量。在压延钢辊的两侧分别有一个控制“斜铁”的伺服系统，“斜铁”的作用是控制轧辊的位置，是保证轧制工艺的基础。根据轧辊位置调整轧制液压，控制轧辊在极片上面的轧制压力值。传统的“斜铁”是采用步进电机伺服系统控制方式，控制精度受到限制，极片上面的压力完全靠人工经验来判断和实现液压调整。 2 系统设计 整个机器的工作是控制张力的收放卷流程。关于收放卷横张力控制部分采用台达BW系列变频器，已经测试成功，本文着重介绍20PM运动控制器应用部分。2.1 工艺技术指标（1）保持极片在收卷的过程中保持张力恒定。（2）保证斜铁走位的准确，压力给定的准确。（3）高线速度为30米/分，低线速度为0米/分。2.2 系统原理设计 极片压延辊压机自动化系统基于台达机电技术平台。配套PLC包括主机DVP16EH00T2和扩展模块DVP-20PM00D；DVP04AD-H2；DVP04DA-H2；DVP08SN。触摸屏人机界面DOP-A10THTD。系统架构如图2所示。 PLC控制器DVP16EH00T2主要是实现对从站模块的控制，通过自身的数字量的点和20PM所带的数字量点实现对收卷、放卷、报警、整机启动、整机停止、切边、纠偏控制器等多个点的控制。DVP-20PM00D运动控制器完成对两轴伺服“斜铁”的jingque控制，模拟量模块是实现液压部分电压信号的采集，然后通过PLC处理后再输出控制。2.3运动控制模块简介 台达DVP-20PM00D运动控制扩展模块的大特点是直接提供电子凸轮功能，或者说DVP-20PM00D是内置电子凸轮功能的PLC,所以有些场所直接称呼DVP-20PM00D为台达20PM运动控制器。选择20PM的原因就是因为20PM是专用的运动控制模块，这块模块不但同时可以控制双伺服，而且有双手摇轮输入，并且模块本体还带有8入8出的数字量控制点等诸多因素，这样可以大幅度提升产品在市场上的竞争能力。 台达DVP-20PM00D采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制，并且可以接入手摇轮，高速脉冲输出可以达到500KHZ，可以作为主机也可以作为从机，灵活性更高。3 运动控制编程设计3.1 卷材牵引 主牵引传动采用VFD370B43B变频器实现。变频器的DFM数字频率输出，通过PLC的SPD指令采集变频器的工作频率，然后在程序里面转换成单位为“米/分钟”的数据从而达到在人机界面上面的显示：程序部分如下：3.2 长度计量整个设备在正式生产运行的时候是必须对电池极片进行测量的，对此采用一个0.1米/脉冲的类似编码器的计米器，安装在张力浮动辊上面，从而实现自动计量长度。计米器程序如下：3.3 20PM运动控制初始化20PM的初始化和部分程序如下：20PM地址定义如下： 在设备的传动侧，可以实现对2台伺服的联动控制和单独控制，暂时客户由于经费原因暂时没有使用手摇轮，在后续机型当中会把手摇轮加上去，这样单独控制会更加简单。伺服的行走距离可以通过触摸屏上面进行设置，可以通过触摸屏显示当前行走距离，可以显示当速度，可以通过“归零”按钮实现对单个伺服的回原点控制。可以通过配方功能把伺服的一些参数提前写入到触摸屏里面，随时根据情况进行调整。3.4 20PM应用经验 20PM运动控制器程序设计的关键在于熟悉产品控制重点，在软件方面要充分理解20PM里面的特殊寄存器和CR特殊寄存器之间的关系，这一点在刚刚接触20PM运动控制模块的时候会经常出现的问题。在程序设计的难点主要集中在“主程序”、“副程序”、“运动副程序”三者之间的关系，否则会出现不能正常控制的现象。对于这一点，必须认真参看使用说明书。1 引言 随着人类文明的进步，休闲、舒适、运动的生活方式越来越成为全球化流行趋势，纺织品生产领域能应和这种现代生活方式的氨纶弹力织物迎来更大的发展空间。美国杜邦公司在1958年发明的氨纶（莱卡）的学名叫做聚氨基甲酸酯纤维，是世界已知富弹性的合成纤维。以氨纶为纱芯，外包锦、涤、棉、麻、毛、真丝等纤维，制成各种包芯纱、包覆纱、合捻纱等多样化的复合功能性弹力纱线，氨纶自身的弹性优点与其它纤维的固有特性有机结合，应用领域已从袜类和内衣等针织品扩大到机织品，从功能性织物向服装面料发展，从内衣向外衣发展，从女性服饰向男装延伸，并赢得“人类第二皮肤”的美誉，氨纶织物已成为流行的国际性时尚消费品。 氨纶包覆纱的主体制造设备是包覆丝机。基于台达机电技术的电子成型包覆纱机替代了油浴式齿轮箱，使卷绕成形良好，软边成型退绕更容易，现在的氨纶包覆丝纱锭卷绕成型效果已经等同于国际某品牌的包覆丝机的成型效果。2 氨纶包覆丝机分析2.1 系统架构 机械成型包覆丝机系统架构如图1所示。机械包覆丝机由变频器驱动两台异步电机传动主轴运行,定子主轴通过机械齿轮变比带动锭子高速旋转及卷绕,卷绕主轴通过机械油浴式齿轮箱带动横动机构来回运动,实现卷绕成型功能。一套速度监测仪，随时监测锭子、卷绕等运行转速。机械成型包覆丝机的主要技术参数参见表1所示。 表1 机械成型包覆丝机技术参数 图1机械成型包覆丝机系统架构2.2 问题分析（1）操作界面问题：只能通过变频器面板进行调速，界面不友好。（2）车速限制问题：由于成型机构是机械油浴式齿轮箱，导致整体车速只有不超过40米/分。（3）纱锭成型问题：由于纱锭卷绕成型机构是机械油浴式齿轮箱，卷绕成型有叠绕和硬边突起等电阻效应难以克服，对下道退绕络筒工序很不利，卷绕纱锭只能达到3公分厚。 （4）保全问题：由于成型机构是机械油浴式齿轮箱，长时间运行后机械磨损导致无法进行根本性修复，维护、调整都很困难。3 电子成型包覆丝机自动化设计3.1基于台达伺服控制技术的包覆丝机 由于传统机械在成型速度、成型效果、维护难上有很大局限性，所以很多纺机厂家及自动化集成商都在全力研发电子成型包覆丝机，但因在成型控制精度、防叠绕算法、防电阻效应、防掉线、机械精度、卷绕成型交叉角度算法、生产调试周期漫长（生产一个锭需20—80小时）等困难，所以至今成效都不大。 通过近期努力，台达子公司中达设计出以EH系列PLC为主控制单元，控制全机锭子速度（台达变频器控制），卷绕电机速度（台达变频器控制系列），横动移纱电子成型（台达伺服驱动器），用台达HMI设置和显示工艺参数的控制方案，成功的替代了机械油浴式齿轮箱纱锭成型架构。对主轴转速信号采用高速计速，对卷绕辊进行测速，通过在HMI上设置工艺参数如：锭子速度、横动速度、成型斜度、工作定时、捻度等，对运转过程中出现的故障信息均在HMI上显示，为排除故障提供方便。基于台达机电自动化技术平台的电子成型包覆丝机自动化解决方案如图2所示。电子成型包覆丝机的主要技术参数参见表2所示。 主要元件清单如下：PLC：DVP-EH(高速脉冲输出可达200KHz, 高速计数通道200KHz/通道、共四通道)；HMI：DOP-AS(5.7寸)；变频器：VFD-B(18.5KW)；伺服驱动器：VSD-B(0.75KW, 编码器分辨率：10000, 位置定位时间：2ms)。 图2台达机电成型包覆丝机系统架构表2 电子成型包覆丝机的主要技术参数为3.2 技术特点（1）可以通过触摸屏随意更改整机车速，横动速度，成型参数，等满足不同生产需要，界面友好方便。（2）由于成型横动机构采用伺服传动，所以整体车速可以提高到100米/分，大大提高生产效率，是原机械成型机型2—3倍速度，产能翻番。（3）由于成型横动机构采用伺服传动，卷绕成型解决叠绕和硬边突起电阻效应等问题，所以卷绕纱锭可以达到10公分厚，原机械成型机型3—4倍，节约了换锭时间提高了生产效率。 （4）由于成型机构采用伺服传动，所以机械结构简单，即使长时间运行维护，调整都很方便。4 伺服电子成型纱锭的实现（1）卷绕速度设定：卷绕速度即主车速，决定整机的生产速度，根据卷绕速度设定变频器运行频率；卷绕速度决定卷绕线速度。（2）横走速度设定：横走速度即横向移丝速度，根据不同品种纱线的卷绕要求横走速度与卷绕速度形成比例，来决定来回卷绕的交叉角度；且横走速度不能过慢或过快，过慢会导致横动反向时锭边累计过多导致硬变和掉线，过快也会导致伺服反向时过冲、抖动而导致掉线。（3）初始行程设定：初始行程即表示A-B间距离。（4）初始辊径设定：初始辊径设定必须准确，否则将影响成型效果。（5）停车延时设定：停车延时即表示在按动停车按钮后由于转盘惯性无法立即停止，所以必须延时横动机构一段时间等待转盘完全停止后再停止横动，否则纱线将会在横动停止位置大量卷绕。（6）差动距离：AC与DB为差绕长度。在AB往复的过程中，并不是每次往复行程都是由A点至B点，或是由B点至A点实际往复行程为A点至D点，D点至C点，C点至B点，再由B点至A点依序循环，主要是解决在卷绕过程中两边会有凸起的现象（俗称电阻效应）。（7）成型角度调整参数：成型角度调整参数将决定纱锭在卷绕成型的收边角度的坡度，由于成型角度是由卷绕速度、横动速度、纱线粗细不同所共同决定的，所以可以通过成型角度调整参数进行修正，达到美观的效果，此参数越大表示坡度越陡，越小表示坡度越平。（8）软边调整参数设定：在卷绕成型中由于退绕的需要，要求锭边相对松软，避免锭边太硬、太紧所导致退绕断线现象，调整软边参数可以有效调整收边的松软度，软边调整参数越大边越硬，参数越小边越软。 纱锭成型参数定义如3所示。纱锭成型调整人机界面如4所示。国际纱锭成型效果对比如图5、图6所示。 图3 纱锭成型参数 图4 纱锭成型调整人机界面 图5国际某品牌的成型效果