CC-Link 總線在 印染設備中的應用
文:科瑞工業自動化系統有限公司 劉勝戌2022年第二期
1 引言
印染設備(包括坯布練漂、染色、印花和整理設備)常采用多臺交流電機或直流電機作為驅動源,而系統中多臺電機的同步傳動控制問題是其中的關鍵問題,它直接影響印染設備的可靠性以及印染產品的性能。
早期印染設備采用直流電機驅動,單元之間采用擺式輥式松緊架檢測張力,電位器可變電阻將松緊架位置信號轉變為調節用電信號,借助電子裝置調節電機速度。直流電機多故障、短壽命、價格高、低速同步性能差,隨之開始用交流變頻傳動取代直流傳動技術方案。鑒于對動態性能、穩態速度精度要求不高,多使用通用V/F控制變頻器方案,早期變頻控制方案一個頻率給定,控制同步時需要增加一塊同步板,以完成同步傳動功能。
隨著現場總線技術的發展,可對現場設備的控制和診斷變得高效、方便、簡單。現場總線對變頻器監控變得更方便、更全面。現場總線可以把變頻器運行狀況,如電流、電壓、速度、轉矩、報警、故障等信息全面反饋給操作人員,并顯示在HMI上。
2 CC-Link 總線系統構成
2.1印染設備的工藝流程
印染設備中, 對織物進行連續加工, 通常把眾多加工單元組合成聯合機,各加工單元分別由兩臺電動機驅動。工藝要求加工中保持各單元之間張力恒定、線速度成適當關系。這就要求各單元電動機之間有一種調節機制,使各單元之間速度發生不協調時, 能及時調節自身速度,自動保持與相鄰單元一致,這種調速方式稱為多電機同步調速。
該印染系統共有七個區,如圖1所示,前六個區中每個區由三個電機和兩個張力傳感器組成,七區有一個收布電機。系統工作時,收布電機以設定的布速控制收布輥運行,其它六區中的電機以該速度作為基準,同時要保證每區中的F1、F2張力為恒定的設定值。相應區域中M1和M2后段的張力由F1控制,M3后段的張力由F2控制。
圖 1 印染系統結構簡圖
2.2 CC-Link總線控制構成
本系統使用CC-Link主站模塊RJ61BT11,與19臺FRA840變頻器上的FR-A8NC進行高速、實時通訊,通過R60AD4模塊采集現場染布張力大小,來對相應區域的變頻器進行實時調速控制。
操作界面GT2310-VTBA與R04CPU通過以太網通訊,對印染設備的張力進行實時調節,及設備的在線診斷。系統架構圖下圖2所示。
圖 2 系統架構圖
2.2.1硬件設置
(1)主站的設置:主站站號設置只能為0。
(2)遠程設備站的設置:包括FR-A840變頻器和FRA8NC通訊卡兩部分的設置,FR-A840變頻器參數設置如下表1所示。
在FR-A8NC通訊卡上,注意終端電阻選擇開關SW2的設置。對于中間的遠程設備站,將SW2的1和2設至OFF(無終端電阻)。對于最后一個遠程設備站,將SW2開關全部撥到ON的位置(110?1/2W)。
表 1 FR-A840 參數設置
2.2.2軟件設置
主站模塊RJ61BT11的參數設置、具體鏈接協議、系統網絡配置設置如圖3和圖4所示。
圖 3 主站參數設置
圖 4 具體鏈接協議
如圖5所示,CC-Link主站模塊通過編程軟件GX Works3設置網絡參數和自動刷新參數,當接通電源或重新啟動時,網絡參數自動傳送到主站,數據鏈接自動啟動;在主站的PLC程序編寫時注意各個站別的地址,它們之間絕對不能互相占用,混亂使用。
圖 5 網絡配置設置
配置遠程設備站時一定要正確設置每個站的站號、占用站數、傳輸速度(本系統用5m)等各種參數,具體請根據圖3和圖4進行參考。布線時一定要規范接線,CC-Link總線兩端接好終端電阻,并做好接地,如圖6所示。
圖 6 主站與遠程設備站間的連接
2.2.3程序控制
圖 7 控制和讀取變頻狀態程序
圖 8 監視變頻狀態程序
圖 9 設定變頻頻率程序
系統在張力控制時,先讓系統運行后再啟動張力控制的調節,保證系統的穩定運行。
整個網絡監控操作系統采用CC-Link現場總線,可將現場工藝要求使用的數據高速傳送到主站進行管理;主站通過CCLink網絡,與遠程設備站非常方便地向現場進行操作和監控管理,實現實時操作和監控。設備部分控制柜和PLC系統如圖10和圖11所示。
圖 10 設備控制柜
圖 11 PLC 控制系統
3 使用心得
CC-Link網絡具有節省布線、控制功能強大、能兼容多種控制設備和儀表等特點。在實際使用中,使印染設備控制系統實現了診斷的可視化,減少了印染材料的浪費,同時提高印染制作工藝的精度,并在高溫作業環境中節省了資源和提高了速度。
與傳統控制方法相比,在系統設計、安裝調試、維護上均具有不可比擬的優勢。CC-Link現場總線技術為印染設備等智能化設備制造和工業4.0奠定了基礎。
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