S7－200和MM440在鋼絲/鋼管復繞生產(chǎn)線(xiàn)上的應用

摘要
在鋼絲/鋼管復繞生產(chǎn)線(xiàn)中，收線(xiàn)電機控制整線(xiàn)速度，排線(xiàn)電機自動(dòng)跟蹤收線(xiàn)速度，放線(xiàn)電機控制張力。
關(guān)鍵詞：
收線(xiàn)速度控制線(xiàn)徑控制張力控制
一簡(jiǎn)述
OPGW光纜是近幾年來(lái)流行的特種光纜，其優(yōu)良的使用方式和廣泛的用途使其具有廣泛的市場(chǎng)。由于生產(chǎn)這種光纜所需要的不銹鋼管，鋼絲，鋁合金絲和鋁包鋼絲通常是散圈提供或采用1米盤(pán)包裝，而OPGW生產(chǎn)線(xiàn)上所使用的線(xiàn)盤(pán)規格為0.63米，因此需要一種復繞機，將散裝的原材料復繞到0.63米的小盤(pán)上。
二技術(shù)要求和系統構成
1.技術(shù)要求
·生產(chǎn)線(xiàn)速度：≥300m/min;
·張力要求：
A)不銹鋼管：10N≤F≤50N;
B)鋼絲，鋁包鋼絲：100N≤F≤250N;
C)鋁合金絲：50N≤F≤150N;
·記米精度：0.2%;
·排線(xiàn)速度：自動(dòng)跟蹤收線(xiàn)速度；
2.系統構成（電氣部分）：
收線(xiàn)，排線(xiàn)和防線(xiàn)電機均采用變頻電機，驅動(dòng)器采用SIEMENS的MM440系列變頻器，操作和生產(chǎn)工藝參數顯示采用SIEMENS的TP－070觸摸屏，全線(xiàn)控制采用SIEMENS的S7－226＋EM－231構成。S7－226的PORT0＃用于和MM440通訊（USS4），PORT1＃用于和TP－070通訊。
三各系統簡(jiǎn)介
1.收線(xiàn)速度控制
收線(xiàn)用于收卷鋼絲，鋼管。上下，開(kāi)合線(xiàn)盤(pán)采用電動(dòng)機帶動(dòng)絲桿的方式。電機采用普通的交流電機加接觸器控制。而收線(xiàn)電機采用變頻電機和MM440控制。
收線(xiàn)速度由速度電位器通過(guò)EM－231送入S7－226，再通過(guò)USS4協(xié)議由S7－226加到MM440上。由于生產(chǎn)線(xiàn)的速度較快，線(xiàn)盤(pán)具有較大的轉動(dòng)慣量。收線(xiàn)的加速度不宜太大，因此收線(xiàn)速度的設定采用PID運算。同時(shí)收線(xiàn)盤(pán)應采用高速動(dòng)平衡盤(pán)。
驅動(dòng)器類(lèi)型：MM440，7.5KW
MM440設定：P700＝5
P731＝52.3（驅動(dòng)風(fēng)機）
P1000＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝0
2.線(xiàn)徑控制
由于排線(xiàn)速度需根據線(xiàn)徑自動(dòng)跟蹤收線(xiàn)速度（U＝K*ω*D）。
其中U：排線(xiàn)速度，K：修正系數，ω：收線(xiàn)速度，D：線(xiàn)徑。所以排線(xiàn)電機驅動(dòng)器的設定由以下兩個(gè)因素決定。
·收線(xiàn)速度通過(guò)旋轉編碼器測定，其信號通過(guò)S7－226的10.6和10.7送入PLC（高速計數器4），PLC編程采用定時(shí)中斷，在單位時(shí)間內測量高速計數器的計數值即為收線(xiàn)速度。
·線(xiàn)徑設定通過(guò)TP－070設定，并送入PLC。
PLC將上述兩個(gè)參數相乘并乘以相應的修正系數（根據機械變速比決定），即為排線(xiàn)速度，通過(guò)USS4協(xié)議送入MM440。
需要注意的是，由于排線(xiàn)電機在使用過(guò)程中需要高速換向，因此當收到換向信號時(shí)，電機需要高速的降速和升速過(guò)程，MM440需外接制動(dòng)電阻。
排線(xiàn)驅動(dòng)器類(lèi)型：MM440，0.75KW
MM440設定：P700＝5
P731＝52.3（驅動(dòng)風(fēng)機）
P1000＝5
P1120＝3
P1121＝3
P1234＝
P1235＝
P1237＝
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝1

3.放線(xiàn)張力控制
在整條生產(chǎn)線(xiàn)上，收線(xiàn)電機決定線(xiàn)速度，而張力則是由放線(xiàn)電機決定，由于較高的張力要求，放線(xiàn)需采用主動(dòng)工作方式。
·當復繞不銹鋼管時(shí)采用速度方式，P1000＝2，速度給定由跳舞輪電位器送入PID板，經(jīng)過(guò)PID運算由MM440模擬量輸入1?？谳斎?。其張力的大小由舞蹈輪的配重決定。
·當復繞鋼絲，鋁包鋼絲，鋁合金絲時(shí)采用張力方式，P1000＝5，速度給定由USS4協(xié)議設定一個(gè)反向速度，當鋼絲拉緊以后，速度環(huán)飽和，根據線(xiàn)速度和放線(xiàn)焦速度即可以確定放線(xiàn)盤(pán)半徑，根據工藝張力要求，通過(guò)設定電機電流比率（P0640）即可以控制張力。
由于在張力方式時(shí)放線(xiàn)電機處于發(fā)電狀態(tài)，因此驅動(dòng)器必須外接制動(dòng)電阻，制動(dòng)電阻必須具有足夠的制動(dòng)電流和功率。
放線(xiàn)驅動(dòng)器類(lèi)型：MM440，7.5KW
MM440設定：P700＝5
P0640=150（速度方式）或根據工藝設定（張力方式）
P731＝52.3（驅動(dòng)風(fēng)機）
P1000＝2或5（根據速度和張力的方式切換由USS4寫(xiě)入MM440）
P1237＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝2

4.計米和線(xiàn)速度系統
計米和線(xiàn)速度傳感器采用旋轉編碼器，由S7－226的10.1和10.2端（高速計數器0）送入PLC。統計數據值乘以修正系數（由計米輪徑和編碼器線(xiàn)數決定）即為計米值。單位時(shí)間內高速計數器的計數值即為全線(xiàn)速度。計米值和全線(xiàn)速度通過(guò)TP－070顯示。
四調試過(guò)程中的一些需特別注意的
1.變頻電機的連接電纜必須采用屏蔽電纜，并且必須雙端接地！在現場(chǎng)調試時(shí)，單端接地甚至干擾PLC與筆記本機的通訊。
2.變頻器與PLC的接地必須可靠，所有信號電纜的屏蔽層必須雙端接地。接地線(xiàn)必須有足夠的截面。
3.PLC的M端必須接地。
4.USS4電纜PLC端的連接必須用SIEMENS的DP連接器。
5.USS4電纜必須采用SIEMENS的紫色網(wǎng)絡(luò )電纜。
6.MM440端的485連線(xiàn)絕不能反，否則網(wǎng)絡(luò )口必然損壞
五設計特點(diǎn)
由于采用USS4協(xié)議，電氣系統具有以下特點(diǎn)：
1.電氣硬件設計簡(jiǎn)潔、明快，給調試和維修帶來(lái)很大方便。
2.系統抗干擾能力大為提高。
3.改變工作方式非常方便（由于MM440用BICO技術(shù)，通過(guò)USS4改變關(guān)鍵參數，即可以達到目的）。
4.由于采用USS4協(xié)議和MM440變頻器，大大降低了制造成本。通常類(lèi)似的系統需采用直流系統，昂貴的直流電機和驅動(dòng)器，是制造成本居高不下的根本原因。而采用MM440則可以以較低的成本，達到上述工藝目的。另外由于采用USS4協(xié)議可以省略D/A模塊，在一定程度上也可以降低成本。
六存在的問(wèn)題
1.當使用張力方式時(shí)，通過(guò)設定P0640設定張力，線(xiàn)性度不好，效果不是最理想。估計所控制的電機電流不是全部用于輸出扭矩，有一部分可能用于勵磁。
2.MM440內部的PID單元在啟動(dòng)前就開(kāi)始積分，當啟動(dòng)時(shí)，速度瞬時(shí)較大，對機械設備有沖擊。
3.MM440的網(wǎng)絡(luò )接線(xiàn)不是最牢靠，并且一旦接錯必然損壞器件。給現場(chǎng)調試帶來(lái)很大壓力。
七設備工藝布置，電氣圖紙和程序清單
綜述：
上述系統從2000年7月在南通中天日立光纜股份有限公司和魯能泰山電纜有限公司曲阜電纜廠(chǎng)運行至今，情況良好。最近英國PROTON公司與我公司也簽訂了三條復線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)，不日交貨?？梢韵嘈?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/S7－200">S7－200、MM440變頻器的優(yōu)良性能和極高的性能價(jià)格比使他們在電纜行業(yè)具有廣泛的前景。 加速度計相關(guān)文章:加速度計原理