基于PCC控制器的磨毛整理機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1 前 言

　　目前國內(nèi)外染整設(shè)備技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是向環(huán)保、綠色、節(jié)能、低耗、高效、智能化方向發(fā)展。磨毛整理機(jī)的發(fā)展僅有幾十年的歷史。以德國、意大利為主的一些高檔超柔軟磨毛整理機(jī)誕生于上世紀(jì)90年代，到今天已經(jīng)形成了廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制等高新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)磨毛機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也相當(dāng)?shù)目欤乱淮ッ珯C(jī)研發(fā)于21世紀(jì)初，但到目前為止其技術(shù)水平和國際最先進(jìn)磨毛機(jī)尚有一定差距 。國內(nèi)外磨毛機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比分析如表1.1所示。

　　織物的張力 是織物與磨毛輥接觸松緊度的表現(xiàn)。在磨毛過程中,布面張力越大,布面與磨毛輥接觸越緊密,磨毛效果越好。但張力不能過大,否則織物強(qiáng)力下降也越多,影響織物性能,使磨毛效果變差,出現(xiàn)布面發(fā)花、絨毛不均勻,導(dǎo)致磨柳等疵品?？椢锉３趾愣ǖ膹埩杀苊獬霈F(xiàn)表面絨毛出現(xiàn)裂縫等瑕疵，所以在高速運(yùn)行的磨毛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)織物的實(shí)際張力保持恒定非常關(guān)鍵。

　　2 磨毛機(jī)主要工作單元

　　其中進(jìn)布輥、前導(dǎo)輥、后導(dǎo)輥、上導(dǎo)輥和出布輥為導(dǎo)布系統(tǒng)輥，是由伺服系統(tǒng)控制。錫林、左右磨輥和可調(diào)速擴(kuò)幅輥由變頻控制。不可調(diào)速擴(kuò)幅輥跟隨可調(diào)速擴(kuò)幅輥啟動(dòng)、停止。

　　張力控制過程為：以織物張力為控制量，以導(dǎo)步輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度為控制量建立恒張力閉環(huán)控制子系統(tǒng)。PCC通過模擬輸入端口實(shí)時(shí)接收張力傳感器檢測(cè)回來的值，從而判斷各處張力大小，根據(jù)張力設(shè)定值，運(yùn)用PCC內(nèi)部的PID控制算法，計(jì)算出伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速變化量，通過高速脈沖輸出端口發(fā)送脈沖信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行過程中系統(tǒng)張力恒定。

　　圖2.1磨毛機(jī)主要工作單元構(gòu)成

　　(1)進(jìn)布輥(2)前導(dǎo)輥(3)后導(dǎo)輥(4)上導(dǎo)輥(5) 出布輥

　　(6)錫林(7)左磨輥(8)右磨輥(9)可調(diào)速擴(kuò)幅輥(10)不可調(diào)速擴(kuò)幅輥

　　3 電控系統(tǒng)框圖

　　本項(xiàng)目的電控系統(tǒng)主要由觸摸屏、PCC控制器、張力傳感器、伺服控制系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)這5個(gè)部分組成 。其系統(tǒng)控制框圖如圖3.1所示。

　　圖3.1 磨毛機(jī)電控系統(tǒng)總體框圖

　　本項(xiàng)目中電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心主要是保證織物在正常運(yùn)行過程中的張力恒定，通過張力傳感器檢測(cè)和織物進(jìn)布速度的閉環(huán)控制，用通訊方式同步，實(shí)現(xiàn)恒張力的實(shí)時(shí)控制以及多電機(jī)之間的同步協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。即采用多軸傳動(dòng)張力控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)能夠反應(yīng)真實(shí)變化的張力采樣方式，在運(yùn)行過程中織物的實(shí)時(shí)張力通過4個(gè)張力傳感器進(jìn)行檢測(cè)，然后與設(shè)定的張力值進(jìn)行比較， PCC內(nèi)部的PID模塊對(duì)實(shí)際張力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，保證織物在運(yùn)行過程中張力恒定。其觸摸屏采用的是B&R Power Panel 300 embedded，伺服電機(jī)采用的是B&R 8MS同步伺服電機(jī)。

　　4 基于PCC的軟件框架設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件采用模塊式編程，軟件部分主要由“PT界面設(shè)計(jì)”、“主從通訊”、“變頻器控制”、 “伺服電機(jī)控制”及“張力調(diào)節(jié)” 等模塊組成。這里主要介紹張力調(diào)節(jié)模塊的設(shè)計(jì)。

　　4.1 PCC控制的軟件框架

　　開關(guān)量和4個(gè)伺服的控制程序及驅(qū)動(dòng)程序等在PCC中編寫。PCC的軟件框架圖如圖4.1所示。

　　圖4.1 PCC的軟件框架圖

　　4.2 PCC的軟件框架

　　上導(dǎo)伺服5和4個(gè)變頻器的控制程序放在PCC中編寫。PCC的軟件框架圖如圖4.2所示。

　　圖4.2 PCC的軟件框架圖

　　4.3張力調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)

　　由于伺服控制系統(tǒng)不僅能控制速度，還能控制位置，與變頻調(diào)速相比，伺服控制更精確、可靠。所以本設(shè)計(jì)中張力調(diào)節(jié)控制采用的是伺服控制系統(tǒng)，其控制軟件采用PCC的內(nèi)置PID調(diào)節(jié) 。