PROFIBUS总线技术在针刺机控制系统中的应用.docx

PROFIBUS总线技术在针刺机控制系统中的应用 企业，为了满意市场对针刺机的需求，于近期推出了四板针刺机生产线。其流程如下：TW81A喂入机ZW2301双板预刺针刺机ZW2361-373四板对刺针刺机张力架热轧机卷绕机1-4。此流程是特地为国内高档针刺布设计的生产流程。喂入机负责把原料喂入后道工序中，而预刺机和针刺机的作用是对上道工序传送的原料进行上下针刺，使原料达到肯定的处理效果后，再经过热轧机热轧，最终通过卷绕机卷绕成布后完成整个过程。各个单机之间各有一套进出布装置，分别由伺服电机限制。另外，针刺机本身包括剥面板、托棉板及机架，分别由不同的电机带动。针刺机的主传动由一台大电机来带动曲轴，从而带动针梁上的针板做上下往复运动。依据须要，还配备了一套气路和油路系统，都采纳电气限制。 2 限制要求 整个系统机械部分要求用伺服和变频限制，传动精度要求高，并且能实现在线更改工艺参数功能，相配套的油路和气路要求能限制油压和气压，各个传动都要求有电气限制点。从以上设备结构来看，电气限制输入点和输出点较多，仅须要單独限制的电机就有56个，还有各个单机配置有两个气路和油路的电磁阀，还要求手动和自动限制。因此，限制动作要求比较困难。 3 限制组成 3.1 限制构成 若采纳传统的按钮和继电器限制，整个系统的走线相当烦琐，也增加了日后修理的工作量。为此，笔者采纳现场总线PROFIBUS通信技术来解决以上限制问题。PROFI-BUS限制系统框架如图1所示。 3.2 系统硬件 工业现场总线PROFIBUS是适用于车间级监控和现场层的通信系统，具有开放性，是国际上通用的现场总线之一。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud12Mbaud选择，且当总线系统启动时，全部连接到总线上的装置应当被设成相同的速度。在PROFIBUS现场总线中，PROFIBUS-DP的运用最为广泛。DP协议主要用于PLC与分布式I/O和现场设备的高速数据通信。与传统的电器线路连接相比，其优势是自不待言的，首先削减许多现场走线，而且正常生产后修理工作量降低了。 整个限制系统采纳了西门子S7-300系列CPU315作为主站，IM360扩展模块作为从站，进出布辊采纳S120系列伺服限制器，针刺机主电机变频器运用MM440变频器，整条线配有一台MP377触摸屏。另外，每台针刺机的剥面板、托棉板及机架电机都配有单独的旋转编码器。 在整个系统中，MP377触摸屏监控和修改各个工艺参数，显示各单元机的运行状态，并进行报警。主站CPU的MPI编程口以太网与触摸屏相连，实现了与触摸屏的MPI协议通信，而主站的DP接口通过PROFIBUS电缆和接头与MM440变频器通信板及S120伺服限制器上的DP接口组成DP从站，实现PROFIBUS-DP通信。PROFIBUS接头都有终端电阻，在网络的终端站点，须要将终端电阻设置为“ON”位置;在网络的中间站点，须要将终端电阻开关设置为“OFF”位置。每台针刺机的剥面板、托棉板以及机架电机各配有单独的旋转编码器，其编码器带有PROFIBUS接口，便于实现和CPU的PROFIBUS通信连接。MM440变频器参数调整如表1所示。 各个针刺机传动单元牵伸同步的限制，在进布和出布传动中，其牵伸比的确定必需以这些传动电机的速度同步为基准。通常有一个主令信号，同步限制的目的就是将这个信号根据牵伸比的要求安排到各个变频器中去，保证各传动单元无论在加速、恒速或者减速过程中各牵伸单元之间的速度的比值是一个恒定值，即各单元的速度保持同步的比例性。 在软件编译中，S7-300CPU采纳STEPS7-V5.4软件，触摸屏采纳WCCFlexible软件，伺服限制器采纳STARER限制软件。由于采纳ROFIBUS通信限制，这三种软件能实现数据的高速通信，极大便利了软件编程。其中，各单元电机的限制方式可以通过软件编程在触摸屏上。 3.3 限制运用 通过设置在触摸屏的按钮，可以很便利地对各个单机进行调试和开停。由于采纳了PROFIBUS通信限制，CPU可以通过通信指令从变频器和伺服限制器以及机上电器元件读取大量参数，包括各单元电机的速度。各种工艺参数经过采集和处理再传送给触摸屏，从而为现场操作人员进行设备工艺调试供应很大帮助。同时，借助PROFIBUS通信及强大的WCC编程软件，可以把大量的设备运转信息显示在触摸屏上，便利管理人员进行在线监控。此外，还能供应故障信息画面和历史数据查找功能，一旦出现系统故障，屏上画面会显示故障缘由，并供应帮助分析故障缘由功能，供应了一个非常友好的画面，增加了系统的可操作性。HMI显示限制界面如图2和图3所示。 从图2中可以看到，各个针板之间的格距要求可以通过面板设定来完成。这主要得益于各个针板的每个传动装置都配备了具有通信功能的编码器，可以把每块针板活动的距离精确刚好地反映给CPU，再通过逻辑运算计算出各个针板之间的距离，不须要像以前那样通过机械人员测量各锯片来得出各个针板的距离，而且可以在不停运设备的状况下完成距离调整，这对实现生产设备工艺调整是非常便利的，极大提高了生产效率。 从图3中可以看到，各个传动之间线速度要求可以通过面板设定来完成。这主要是因为每个传动装置都配备了带有能同PROFIBUS总线进行通信的变频器和伺服限制器，可以把每个传动的数据通过PROFIBUS总线刚好反映给CPU，再通过逻辑运算计算出传动线速度比，并能在不停运设备的状况下完成速度调整，实现在线调整功能。 3.4 无纺针刺布工艺的运用 如若在生产过程中调整工艺参数，即可通过人机界面进行在线调整，在线更改生产流程，不须要困难的手段，使得生产工艺更改便利快捷，极大削减了勞动量。 各种工艺数据都可以储存到CPU的数据库中，便于工艺人员调取相关参数。通过对这些存储工艺参数进行总结、计算及分析，可以帮助工艺人员得出一套适合产品的工艺参数，从而有效解决工艺问题。 3.5 生产的管理 通过这套PROFIBUS生产系统，车间操作员工作站可以与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。而车间管理层作为子网，再通过路由器连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂高层，从而提高工厂信息化管理水平。 4 结语 通过运用S7-300PLC的MPI通信，S7-300PLC的PROFIBUS网和SIEMENS变频器和伺服限制器及编码器进行通信，通过网络传送数据，布线简洁，节约了安装费用，也削减了电器硬件现场维护工作量，从而降低了系统设计、制造和维护成本，提高了系统的限制精度和运行的牢靠性。该限制系统投入生产后得到了用户的一样好评。 参考文献： 1尹耀康.对针刺机针刺机构中关键零件的优化设计J.现代工业经济和信息化，2022：28-29，31. 2邓斌，马明宇，王江.针刺手法量化机器手的设计与分析J.传感器与微系统，2022：57-59. 3BinningJ，王世娜.水刺非织造布的节能生产J.国际纺织导报，2022：38，40，42. 4赵博.热风粘合非织造布性能的测试与分析J.浙江纺织服装职业技术学院学报，2022：6-14. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页