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(2)送经轴的转速估算6
(3)减速比6
(4)送经电机功率的取值7
六、主轴电机功率7
七、整体控制方案7
(1)PLC信号流示意图8
(2)PLC模块说明8
(3)关于两个电机转速9
金属织网机的工作原理不再赘述,对于控制而言,系统可以简化为图1所示,整个控制的思想是,卷取电机和送经电机都是速度模式,或者说通过位置脉冲给定来精确控制速度,以达到精确的力矩控制,卷取电机的转速是通过设定的纬密和主轴电机的转速计算得来,初始状态送经电机的转速跟随卷取电机,当时力矩不变,当运行过程中,由于开口等动作,张力发送变化时,通过张力闭环,动态调节送经电机的转速,进行微调,通过送经电机转速的改变来维持张力的恒定。
图1金属织网机系统示意图
整机动力部分主要的功能有两方面。
其一是为纺织过程中的开口、剑杆往复等机械动作提供动力,其二是为整个过程动作提供一个时基,主轴旋转一圈为一个周期,通过编码器采集脉冲数目来确定当前电机转过的角度,以此作为PLC动作输出的时间依据。
例如主轴转一周,各个角度的动作,10°
时剪断上一次引纬的纬线,65°
时梭口打开到最大并静止,80°
时开始引纬,250°
时引纬完成开始打纬,280°
时梭口开始闭合,310°
时综平、梭口交织,310°
以后开始下一轮开口动作。
三、改造要求
客户期望达到的结果
1:
编织速度:
70~180纬/min
2:
金属网目数:
5~4000目
根据上述数据,可以看到需要的调速比达到2057:
1。
受编码器脉冲数的限制,采用EA100伺服系统驱动时,若要在全速度范围内保持良好的速度稳定性,调速比只能达到300:
因此,在保证编织速度变化范围的前提下,再考虑送经轴直径变化带来的影响,可以实现的目数范围为:
8~700,或12~1000。
以下方案均按8~700目数进行计算。
卷取部分
(1)卷取电机转速计算公式
根据金属织网机的机械原理可知,织机主轴回转一周,打入一根纬线,所对应的织物卷取长度取决于卷取电机的转速
,单位rpm、减速比
、卷取辊直径
,单位mm。
因此若纬密一定,则卷取电机的转速也应该一定。
假定纬密为
,单位为根/mm,主轴转速与卷取电机转速的关系如下:
卷取电机每分钟卷取的纬线根数=
(3-1)
打纬机构每分钟打入纬线根数=主轴转速n(rpm)*1根,于是:
(3-2)
可得卷取电机的转速
rpm(3-3)
(2)卷取轴的转速估算
编织速度为70~180纬/min,由于主轴旋转一周进行一根纬线的编织,那么相当于主轴的转速范围是70rpm~180rpm
由于最小纬密配合最大编织速度对应最大线速度,最大纬密配合最小编织速度对应最小线速度,卷取辊的直径D为197mm,可计算出卷取辊所需的转速范围如下:
纬密
编织速度
(纬/min)
线速度(mm/s)
卷取辊转速
8
180
9.525
0.9239rpm
700
70
0.0423
0.0041rpm
(3)减速比的取值
伺服电机的额定转速为3000rpm,根据前述300:
1的要求,使用时最高转速不超过3000rpm,最低转速不低于10rpm。
由此可得卷取辊所需减速比为:
最大转速
最小转速
减速比
电机最大转速
电机最小转速
0.9239
0.0041
3200
2956.45
13.14
(4)卷取电机功率的取值
根据转速和张力,可以计算出卷取轴所需功率:
线速度
mm/s
卷取轴转速
r/min
卷取辊转矩N.m
张力3900KG
卷取轴功率(KW)
最大速度/最小纬密
9.5250
3765
0.36420
最小速度/最大纬密
0.00162
设减速机效率为85%,则所需电机功率为430W,取750W。
电机所需转矩仅与传动比有关,计算得出为:
1.2Nm
(1)送经轴转速计算
送经轴空轴直径:
320mm
送经轴满盘直径:
约420mm
送经轴满盘重量:
500~600KG
送经轴上材料宽度:
1300mm(两端为锥状,以便整经)
根据卷取部分的计算,可以得到送经部分的线速度,以此做为计算的依据,可以得到送经轴的转速计算公式:
送经轴转速
=
,其中
为线速度,单位是mm/s,D为送经轴的直径,单位为mm。
从送经轴转速公式我们可以看出,它和送经轴有关系,而送经轴在系统运行过程中,直径是在逐渐发生变化的,为了精确得到送经轴的转速,需要实时知道送经轴的直径。
送经轴的直径可以通过送经伺服数脉冲的个数来实现,比如送经电机转一圈,返回10000个脉冲,通过数脉冲数可以知道送经轴转了多少圈,再根据金属丝的直径来换算直径的变化量,设电机反馈回来的脉冲数为
,编码器线数为2500,四倍频为10000线,则送经轴转的圈数
为:
(4.1)
设金属丝厚度为
,则此时送经轴直径减小的量为:
(4.2)
式中,
为直径系数,为了使得到的直径连续,程序中需要对送经直径量滤波处理。
(2)送经轴的转速估算
(rpm)
最大直径时
0.4333
最小直径时
0.5688
0.0019
0.0025
(3)减速比
由此可得送经辊所需减速比为:
5200
2957.60
10.02
(4)送经电机功率的取值
根据转速和张力,可以计算出送经轴所需功率:
转速
送经轴转矩N.m
送经轴功率(KW)
最小纬密时
8026
0.364
6115
最大纬密时
0.002
电机所需转矩为1.6Nm
六、主轴电机功率
改造后,主轴用来完成开口、引纬和打纬三个主运动,其所需功率仅与编织速度有关。
可以根据当前最大速度和目标最大速度的比例简单计算即可。
传动比的调整只需考虑不要使电机工作在超频状态即可。
这里不再详细计算。
对主轴的主要要求为稳速精度,但又不是太高,因此选择EM303B系列变频器,以达到良好的稳速精度和经济的成本两方面的需求。
七、整体控制方案
1:
经线运行模式:
●原机械为断续运行,即每次排纬时经线停止运动。
●改造后采取经线连续运行方式,需要根据主轴转速、纬密实时计算经线运行速度并转化为卷取电机的位置指令。
也即卷取伺服工作在位置模式。
●主轴上需要安装编码器,以实时检测主轴的角度,得到开口器、剑杆、排纬器的动作时序,方可确定卷取电机需要运行的位置。
理想的模式,是在开口器由中点向最大开口位置运行时,减慢经线速度;
并在开口器由最大开口位置向中点运行时,加快经线速度,这样可以减少张力的波动。
张力控制模式:
●原机械是采用通过配重来调整张力,并通过将浮动辊的上下浮动转化为机械传动比的变化来实时张力。
●根据客户要求,张力控制精度需要达到2%,采用开环张力控制模式仅能达到5%,因此需要使用闭环张力模式,也即需要安装张力传感器。
由于无法检测单根经线的张力,因此需要将原浮动辊固定,并安装穿轴式张力传感器以检测全部经线的总张力。
●采用此种方式时,由于浮动辊的直径、受力方向是固定的,因此不再需要计算送经辊的卷径。
●通过PLC的A/D模块采集张力传感器反馈值,将设定张力值作为目标值,进行PID计算后转化为送经电机的速度指令。
也即送经伺服工作在速度模式,当然也是通过动态修改PLC发出的脉冲频率来动态修改送经电机的速度,从而通过速度的变化保证张力的恒定。
八:
PLC控制部分:
(1)PLC信号流示意图
(2)PLC模块说明
A、高速数字量输入模块主要是用来对主轴编码器信号进行计数,通过脉冲计数可以得到主轴当前转过的角度,为整个系统提供一个时钟。
B、高速脉冲输出模块需要支持至少两路500KHZ高速脉冲输出,主要用于对卷取伺服电机和送经伺服电机进行精确的速度控制。
C、PLC需要安装A/D模块,以采集张力信号,张力闭环由PLC编程实现。
(3)关于两个电机转速
(1)卷取电机的转速
由以上分析我们知道,卷取电机的转速取决于纬密和主轴电机的转速,这两个值都是通过触摸屏设置的,因此很简单,触摸屏设置的纬密和主轴电机转速会写入PLC的寄存器,PLC中只需要根据卷取电机的计算公式进行运算,得到卷取电机的转速,然后换算成相对应的脉冲频率,我们计这个频率为D0。
(2)送经电机转速
送经电机的转速是在一个基值上下波动的,这个基值就是卷取电机的转速,假定初始状态下的张力传感器输入为D10,在运行过程中,张力当前值为D20,PLC进行PID运算,输出为D100,那么计算出,脉冲频率的改变量
,那么送经电机的脉冲频率为D0±
。
出师表
两汉:
诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
宫中府中,俱为一体;
陟罚臧否,不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理;
不宜偏私,使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下:
愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必能裨补阙漏,有所广益。
将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用于昔日,先帝称之曰“能”,是以众议举宠为督:
愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;
亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。
先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之、信之,则汉室之隆,可计日而待也。
臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。
后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。
受命以来,夙夜忧叹,恐托付不效,以伤先帝之明;
故五月渡泸,深入不毛。
今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。
若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;
陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离,临表涕零,不知所言。
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