基于PCC控制器的磨毛整理機電控系統設計

　　1 前 言

　　目前國內外染整設備技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向環(huán)保、綠色、節能、低耗、高效、智能化方向發(fā)展。磨毛整理機的發(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誕生于上世紀90年代，到今天已經(jīng)形成了廣泛應用計算機控制等高新技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨著(zhù)電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內磨毛機技術(shù)的進(jìn)步也相當的快，新一代磨毛機研發(fā)于21世紀初，但到目前為止其技術(shù)水平和國際最先進(jìn)磨毛機尚有一定差距 。國內外磨毛機產(chǎn)品的技術(shù)現狀對比分析如表1.1所示。

　　織物的張力 是織物與磨毛輥接觸松緊度的表現。在磨毛過(guò)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(guò)大,否則織物強力下降也越多,影響織物性能,使磨毛效果變差,出現布面發(fā)花、絨毛不均勻,導致磨柳等疵品?？椢锉３趾愣ǖ膹埩杀苊獬霈F表面絨毛出現裂縫等瑕疵，所以在高速運行的磨毛機上，實(shí)現織物的實(shí)際張力保持恒定非常關(guān)鍵。

　　2 磨毛機主要工作單元

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

　　張力控制過(guò)程為：以織物張力為控制量，以導步輥轉動(dòng)速度為控制量建立恒張力閉環(huán)控制子系統。PCC通過(guò)模擬輸入端口實(shí)時(shí)接收張力傳感器檢測回來(lái)的值，從而判斷各處張力大小，根據張力設定值，運用PCC內部的PID控制算法，計算出伺服電機轉速變化量，通過(guò)高速脈沖輸出端口發(fā)送脈沖信號給伺服驅動(dòng)器驅動(dòng)電機旋轉，保證運行過(guò)程中系統張力恒定。

　　圖2.1磨毛機主要工作單元構成

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

　　(6)錫林(7)左磨輥(8)右磨輥(9)可調速擴幅輥(10)不可調速擴幅輥

　　3 電控系統框圖

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

　　圖3.1 磨毛機電控系統總體框圖

　　本項目中電控系統設計的核心主要是保證織物在正常運行過(guò)程中的張力恒定，通過(guò)張力傳感器檢測和織物進(jìn)布速度的閉環(huán)控制，用通訊方式同步，實(shí)現恒張力的實(shí)時(shí)控制以及多電機之間的同步協(xié)調運動(dòng)。即采用多軸傳動(dòng)張力控制系統，設計能夠反應真實(shí)變化的張力采樣方式，在運行過(guò)程中織物的實(shí)時(shí)張力通過(guò)4個(gè)張力傳感器進(jìn)行檢測，然后與設定的張力值進(jìn)行比較， PCC內部的PID模塊對實(shí)際張力進(jìn)行自動(dòng)調整，保證織物在運行過(guò)程中張力恒定。其觸摸屏采用的是B&R Power Panel 300 embedded，伺服電機采用的是B&R 8MS同步伺服電機。

　　4 基于PCC的軟件框架設計

　　系統軟件采用模塊式編程，軟件部分主要由“PT界面設計”、“主從通訊”、“變頻器控制”、 “伺服電機控制”及“張力調節” 等模塊組成。這里主要介紹張力調節模塊的設計。

　　4.1 PCC控制的軟件框架

　　開(kāi)關(guān)量和4個(gè)伺服的控制程序及驅動(dòng)程序等在PCC中編寫(xiě)。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

　　上導伺服5和4個(gè)變頻器的控制程序放在PCC中編寫(xiě)。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張力調節模塊設計

　　由于伺服控制系統不僅能控制速度，還能控制位置，與變頻調速相比，伺服控制更精確、可靠。所以本設計中張力調節控制采用的是伺服控制系統，其控制軟件采用PCC的內置PID調節 。