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1、盛丝桶铺丝机电气控制方法和控制系统的制作方法专利名称：盛丝桶铺丝机电气控制方法和控制系统的制作方法技术领域：本发明涉及机器运动的电气控制方法和控制系统，尤其涉及盛丝桶铺丝机电气控制方法和控制系统。背景技术：盛丝桶铺丝机(又称盛丝桶往复机)安装在牵引机的下一层，是前纺生产线的最 后一道工序。盛丝桶铺丝机是以丝束中心为原点，沿(x+、x-) ；(Y+、Y-)两个方向往复运动， 当牵引机源源不断地将丝束送入盛丝桶铺丝机上的盛丝桶中时，盛丝桶铺丝机按照要求的 规定动作进行前后(+、-)、左右(+、-)往复运动，将丝束均勻的一层一层的铺在盛丝桶 中。当盛丝桶盛满丝时，盛丝桶铺丝机左右(+、-)运动要回到
2、原点，等待盛丝桶满桶与空 桶交换。当满桶与空桶交换后，盛丝桶铺丝机向前运动将满桶送出，而空桶正好接到丝，然 后重复前后(Y+、Y-)、左右(+、-)往复运动。在盛丝时，牵引机送来的丝束下落有时不是直线，而是向前或向后倾斜，造成盛丝 桶中所盛的丝产生前高后低或后高前低、倒丝和乱丝的现象，直接影响盛丝桶中铺丝的质 量。能根据丝束下落的状况，安全、方便地调整盛丝桶铺丝机运动的位置，是盛丝桶铺丝机 电气控制的关键。目前常用的盛丝桶铺丝机电气控制系统是变频器控制系统，是速度控制系统。其 工作原理如1图所示。1是牵引机；2是丝束；3是盛丝桶；4是盛丝桶铺丝机；5是进桶装 置；6是出桶装置；7是电气控制柜；
3、8是变频电机Y ;9是变频电机X ;10是Y方向运动装置； 11是Y-方向磁感应式接近开关；12是Y+方向磁感应式接近开关；13是X方向运行钢轨； 14是X+方向磁感应式接近开关；15是X-方向磁感应式接近开关；当丝束2从牵引机1上 下落到盛丝桶铺丝机4上的盛丝桶3中，盛丝桶铺丝机4由变频电机X 9驱动，在X方向运 行钢轨13上做(+、_)方向往复运行，盛丝桶3装在盛丝桶铺丝机4上的Y方向运动装置 10上，Y方向运动装置10由变频电机Y 8驱动，在盛丝桶铺丝机4上做(Y+、Y-)方向往复 运行，将丝束2均勻的铺在盛丝桶3中，当盛丝桶3中所盛的丝束达到要求的量时，要进行 换桶过程，即进桶装置5要
4、把空的盛丝桶送到盛丝桶铺丝机4上，而盛丝桶铺丝机4则将盛 满丝的盛丝桶3送到出桶装置7上，由出桶装置7将盛丝桶3送出，盛丝桶铺丝机4开始下 个铺丝的过程，如此循环往复。系统控制由装有可编程控制器、触摸屏、变频器、启动停止开 关等控制部件的电气控制柜6完成。在盛丝过程中，盛丝桶铺丝机4 一般情况不允许停车，要根据丝束2下落的情况， 只能调整Y+方向磁感应式接近开关12、Y-方向磁感应式接近开关11、X-方向磁感应式接 近开关15、+方向磁感应式接近开关14的位置，才能调整盛丝桶铺丝机运动的位置，Y+方 向磁感应式接近开关12和Y-方向磁感应式接近开关11安装在盛丝桶铺丝机4上，靠安装 在Y方向运
5、动装置10上的特定铁挡块感应，X-方向磁感应式接近开关15和X+方向磁感 应式接近开关14安装在盛丝桶铺丝机4下，靠安装在盛丝桶铺丝机4下方边缘的铁挡块感 应，由于盛丝过程不能停车，移动接近开关要松螺丝，因此不能方便地根据丝束2下落的情况调整盛丝桶铺丝机运动的位置，同时调整上述磁感应式接近开关也不安全。这样就会直 接影响盛丝桶中盛丝的长度及每层铺丝的均勻程度，容易产生倒丝和乱丝的现象，对丝束 的后处理生产质量有很大的影响-产生大量的费丝，从而造成能源和生产资料的浪费。发明内容本发明的目的在于为了解决上述问题，设计一种高效、运行安全可靠、调整方便 的智能化精确控制的盛丝桶铺丝机电气控制方法和控制
6、系统。本发明的技术设想采用交流伺服控制器，控制交流伺服电机，驱动盛丝桶铺丝机并采用交流伺服闭 环定位的位置控制方式。位置控制的根本任务就是使交流伺服电机对位置指令的精确跟 踪。盛丝桶铺丝机(往复车)是将旋转负载转变直线运动的负载，为了保证盛丝桶铺丝机 运动位置的准确性，要从交流伺服驱动器和交流伺服逆变器自身参数设定保证。SIEMENS交流伺服驱动器、交流伺服逆变器精度调整计算方法如下；旋转编码器脉冲数由交流伺服驱动器、交流伺服逆变器参数P171决定(增量/旋转型)减速比i负载直径D毫米LU 直线运动位移单位(即控制精度)微米AVffF 每个位移增量的LU的数量AVffF = 1/i XDX +
7、2Pm当P171 = 12时，旋转编码器(增量/旋转型)=4096，再根据盛丝桶铺丝机每个 方向的减数比、负载直径，算出AVWF。然后将AVWF的整数部分，分别设入到交流伺服驱动器 和交流伺服逆变器参数P169中，将小数部分设入到交流伺服驱动器和交流伺服逆变器参 数P170中。这样操作人员通过触摸屏设定位置参数，参数通过Profibus-DP通讯总线送到 可编程控制器中，再由可编程控制器运算处理，将参数转化成各种指令，通过Profibus-DP 通讯总线传给交流伺服驱动器和交流伺服逆变器，控制相应的交流伺服电机完成精确的位 置运动，从而保证盛丝桶铺丝机能将丝束均勻地铺在盛丝桶中。1.用可编程控
8、制器(简称PLC)与交流伺服控制器、交流伺服电机、编码器组成Y 方向交流伺服闭环定位控制系统，通过编码器检测盛丝桶铺丝机Y方向往复运动距离并转 换成电信号给交流伺服控制器，再通过ProfibUS-DP通讯总线连接到触摸屏、PLC,实现对 盛丝桶铺丝机Y方向运动位置的精确控制。2、用可编程控制器与交流伺服逆变器、交流伺服电机、编码器组成X方向交流伺 服闭环定位控制系统，通过编码器检测盛丝桶铺丝机X方向往复运动距离并转换成电信号 给交流伺服逆变器，再通过ProfibUS-DP通讯总线连接到触摸屏、PLC,实现对盛丝桶铺丝 机X方向运动位置的精确控制。3、用Profibus-DP通讯总线，将作为盛丝
9、桶铺丝机电气控制核心、可完成输入、输 出和数据运算的PLC，与作为人机对话界面的触摸屏和X方向、Y方向交流伺服闭环定位控 制系统进行通讯连接。PLC将接收到的各种信号和触摸屏传来的运行数据通过PLC程序处 理，送到交流伺服闭环定位控制系统，控制盛丝桶铺丝机X方向、Y方向的运动；同时将交流6伺服闭环定位控制系统控制盛丝桶铺丝机X方向、Y方向运动状态的数据送到触摸屏进行显示，操作人员通过触摸屏监视各电机的运行状况，实时修改各种参数和动作控制，根据需 要进行自动控制或手动控制(手动控制的设置是为了方便地处理故障和检修设备)，实现 人机对话的智能控制。技术方案本发明所述的盛丝桶铺丝机电气控制方法，其特
10、征在于它既是一种使可编程控 制器按预存的系统控制参数或按现场通过触摸屏设置的控制参数去控制交流伺服电机，以 调整盛丝桶铺丝机运动的位移和速度的控制方法，同时也是一种在自动运行过程中对控制 参数实施手动修改，并实时显示运行数据、运行状态的自动控制方法，它包含以下步骤(1)、设备通电，系统初始化，根据盛丝桶铺丝机的型号设置系统控制参数并存入 可编程控制器；盛丝桶是正长方型桶，底部为正方形，其边长记为W，有1400毫米、1600毫 米、2200毫米、2600毫米四种规格，每一种规格都对应一种规格的盛丝桶铺丝机；对于1400毫米盛丝桶的盛丝桶铺丝机的系统控制参数设置如下盛丝桶的盛丝时间范围0 150分
11、钟；Y方向、X方向运行位移参数范围士600毫米；Y方向运行速度参数范围0 12米/分钟；X方向运行速度参数范围0 1.6米/分钟；换桶位移参数2400毫米；Y方向手动运行速度参数范围0 8米/分钟；X方向手动运行速度参数范围0 1. 6米/分钟；对于1600毫米盛丝桶的盛丝桶铺丝机的系统控制参数设置如下盛丝桶的盛丝时间范围0 150分钟；Y方向、X方向运行位移参数范围士700毫米；Y方向运行速度参数范围0 15米/分钟；X方向运行速度参数范围0 1.8米/分钟；换桶位移参数2800毫米；Y方向手动运行速度参数范围0 8米/分钟；X方向手动运行速度参数范围0 1. 8米/分钟；对于2200毫米盛
12、丝桶的盛丝桶铺丝机系统控制参数设置如下盛丝桶的盛丝时间范围0 150分钟；Y方向、X方向运行位移参数范围士 1000毫米；Y方向运行速度参数范围0 21米/分钟；X方向运行速度参数范围0 3.5米/分钟；换桶位移参数3600毫米；Y方向手动运行速度参数范围0 12米/分钟；X方向手动运行速度参数范围0 3. 5米/分钟；对于2600毫米盛丝桶的盛丝桶铺丝机的系统控制参数设置如下盛丝桶的盛丝时间范围0 150分钟；Y方向、X方向运行位移参数范围士 1200毫米；Y方向运行速度参数范围0 24米/分钟；X方向运行速度参数范围0 4.5米/分钟；换桶位移参数4200毫米；Y方向手动运行速度参数范围0
13、 13米/分钟；X方向手动运行速度参数范围0 4. 5米/分钟；(2)、判别盛丝桶铺丝机上有无盛丝桶如果盛丝桶铺丝机上无桶，则进行启动铺丝机上桶操作；如果盛丝桶铺丝机上有桶则判别采用的控制参数；(3)、判别是否采用预存的控制参数若采用预存的系统控制参数，则进行确定；若不采用预存的控制参数，则现场逐一输入盛丝时间及各控制参数并确定；当新 的参数输入超出所输入的参数范围，触摸屏会提示输入错误，重新输入参数；(4)、判断是否使用手动操作盛丝桶铺丝机若用手动操作盛丝桶铺丝机，则在触摸屏上点相应的Y+、Y-方向、X+、X_方向点动 运行按钮，系统进入点动运行状态，用于处理故障和检修设备；若不用手动操作盛
14、丝桶铺丝机，手动发出启动运行信号，盛丝桶铺丝机按确定的 系统控制参数进行Y方向和X方向自动运行。(5)、判断是否有手动修改系统控制参数的需要若需要手动修改系统控制参数，则通过触摸屏输入并确定新的系统控制参数，盛 丝桶铺丝机按新确定的系统控制参数进行Y方向和X方向自动运行；若无手动修改系统控制参数的信号，盛丝桶铺丝机按原确定的系统控制参数自动 运行；(6)、判断有无手停车、故障停车和紧急停车信号若有手动停车、故障停车和紧急停车信号，则系统立即停止运行；若无手动停车、故障停车和紧急停车信号，则系统自动运行。所述的可编程控制器内部的数据存储区分为程序数据处理区和参数存储区，可编 程控制器控制程序、数
15、据都储存在MMC卡中。实施本发明所述的盛丝桶铺丝机电气控制方法的控制系统，其特征在于包括可 编程控制器，与可编程控制器用Profibus-DP通讯总线依次串连的触摸屏、交流伺服驱动 器、交流伺服逆变器，与交流伺服驱动器相连接的交流伺服电机Y，与交流伺服逆变器相连 接的交流伺服电机X，采用交流伺服闭环定位控制方式，在交流伺服电机Y的转轴上安装有 检测盛丝桶铺丝机Y方向往复运动距离并转换成电信号给交流伺服驱动器的旋转编码器 Y，在交流伺服电机X的转轴上安装有检测盛丝桶铺丝机X方向往复运动距离并转换成电信 号给交流伺服逆变器的旋转编码器X，以使可编程控制器与交流伺服驱动器、交流伺服电机 Y、旋转编码
16、器Y组成Y方向交流伺服闭环定位控制系统，可编程控制器与交流伺服逆变器、 交流伺服电机X、旋转编码器X组成X方向交流伺服闭环定位控制系统，还有连接可编程控 制器、交流伺服驱动器、交流伺服逆变器的用于启动、停车、检测的启停检单元。所述起停检测单元包括与可编程控制器输入端相连接的安装在电气控制柜上的 起动开关、停车开关、急停开关，其特征在于还有与可编程控制器输入端相连接的安装8在盛丝桶铺丝机上的盛丝桶边线上用于盛丝桶Y方向位移零点检测的Y方向对中光电传感 器、安装在盛丝桶铺丝机边线下用于盛丝桶X方向位移零点检测的X方向对中磁感应传感 器，Y方向对中光电传感器反射板安装在与Y方向对中光电传感器相对应的位置，与可编程 控制器输出端相连接的Y方向对中继电器经该继电器的触点开关连接到交流伺服驱动器 输入端，与可编程控制器输出端相连接的X方向对中继电器经该继电器的触点开关连接到 交流伺服逆变器输入端，与可编程控制器输出端相连接的急停车继电器经该继电器的触点 开关连接到交流伺服驱动器和交流伺服逆变器的输入端，交流伺服驱动器接有制动电阻，
