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基于嵌入式運動控制器纏繞機控制系統淺析
[ 作者: 人氣:2070 日期:2018-10-05 ]
玻璃鋼管具有耐腐蝕、內壁光滑、流體阻力小、對輸送介質無二次污染保溫性能好和工程造價低等諸多優點,使其成為傳統鋼管的最佳替代品,在輸油輸水 、 化工和熱電工程中得到廣泛應用。據報導,2 0 0 1 年西歐玻璃鋼管的市場需求量達到6到7萬噸,且年增長率在1 0 %以上,世界上各大知名玻璃鋼管生產企業紛紛加強研發力量,極大促進了玻璃鋼管工業的發展。目前,世界各國生產玻璃鋼管的主要方法是纖維纏繞成型法。纏繞機是纖維纏繞成型的關鍵設備,工作時,浸漬膠粘劑的纖維紗片通過纏繞機小車上的絲嘴按設計的線型有規律地鋪敷在芯模表面上形成纏繞層,多層纏繞后形成端部帶有陰螺紋的纏繞構件 。

  本文研制的纏繞機為臥式,芯模水平放置。纏繞時,芯模繞其主軸勻速轉動,小車電機拖動小車沿芯模軸向往復運動,帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維在芯模上的纏繞鋪放,達到制品的技術要求。

  模塊化開放式數控系統已成為當今數控技術的發展方向,本文的纏繞控制系統采用嵌入式多任務運動控制器實現主軸和小車的同步運動控制和纏繞邏輯控制。討論了基于P C機和COMI-LX運動控制器的開放式纏繞機數控系統的開發玻璃鋼管纏繞機控制系統結構纏繞機由帶動玻璃鋼管芯模旋轉的主軸、對芯模排布玻璃纖維的小車和樹脂以及固化劑供給系統等設備組成。臥式纏繞機纏繞工作時,芯模繞其主軸勻速轉動,小車電機拖動小車在工作臺上沿縱向往復運動,帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維層在芯模上的纏繞鋪放工作。小車電機在往復運行時要根據工藝要求不斷進行加減速,而且小車和主軸負載隨著纏繞膠量的變化而變化,易造成導絲頭和芯模的相對位置的變化,從而造成線型異變和紗片搭接不良。纏繞機系統為一個慣量變化很大的非線性時變位置同步隨動控制系統,因此,采用基于電子齒輪的位置跟蹤控制方式以確保紗片搭接良好。電子齒輪模式實際上是一個多軸聯動模式 ,其運動效果與兩個機械齒輪的嚙合運動類似。當前軸工作在電子齒輪模式下時,需設定電子齒輪傳動比,當前軸將按照這個速度比值,跟隨主動軸運動。主動軸的運動模式可以是任何一種運動模式。當前軸運動位移增量等于與之相聯系的主動軸的位移增量乘以電子齒輪傳動比。

  上位機采用臺灣研華 1 P C 6 1 0 機箱和 P c A一6 1 7 9主板, 它與韓國COMIZOA公司的M COMI-LX 運動控制器通過 R S一 2 3 2 串口實現通訊, 形成一個功能強大的開放式運動控制系統。工業 P C機負責人機界面管理、運動狀態顯示、遠程監控和工藝文件存儲等功能,運動控制器負責實時運動控制和邏輯控制,該結構支持軟件升級和功能擴展,具有上、下兩級的開放性。

  纏繞機主軸電機是 7.5 k W 的三相交流伺服異步電動機, 用博瑋BWS伺服驅動器驅動。對于主軸電機的速度,本系統采用了抗負載變化能力較大的閉環控制方式。運動控制器軸 3 接口的模擬量輸出作為伺服驅動器速度控制輸入信號, 在運動控制器開環控制狀態下設置模擬量電壓輸出值實現變頻器速度控制。安裝于變速箱輸入軸上的一C WZ 1 X旋轉編碼器完成主軸轉角和速度的檢測。伺服驅動器采用帶 P G矢量控制方式, P G—X 2速度卡把編碼器采樣的信號一路作為伺服驅動器輸入實現速度閉環控制,一路作為速度和位置信號輸入到控制器的編碼器接口4 ,實現了由一個編碼器完成速度閉環控制和主軸轉角位置采樣的功能。小車采用博瑋BWS伺服電機完成精確定位,它沿玻璃鋼管軸向往復運動,按照纏繞規律以一定的響應速度和精度跟蹤主軸運動。軸 0接口工作于伺服模式,完成小車伺服電機的閉環控制。主軸編碼器反饋接到 MC 2 0 6軸4接口,作為參考編碼器的輸入軸,為小車同步運動提供一個編碼器輸入。


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