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    丹佛斯(上海)自動(dòng)控制有限公司——傳動(dòng)與控制部

    引言:

    中國(guó)目前已經(jīng)是世界上最大的子午線輪胎用鋼簾線生產(chǎn)國(guó),由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,國(guó)內(nèi)的大型鋼簾線制造企業(yè)現(xiàn)在一般多自己研制鋼簾線生產(chǎn)設(shè)備。其中CDT410W型并捻機(jī)是較為先進(jìn)的股繩機(jī),不僅車速高,還集成了外繞功能。其中有一項(xiàng)工藝很難掌握,即鋼簾線合股并捻以后的軸向去應(yīng)力控制。作者憑多年生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),利用丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)異控制性能,成功地解決了這個(gè)問題,大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的生產(chǎn)效率。

    一、 CDT410W并捻機(jī)過捻器的工作原理:

    圖一為CDT410W并捻機(jī)的基本機(jī)械構(gòu)造框圖。
     

    CDT410W為兩級(jí)串聯(lián)式內(nèi)放外收型并捻合股機(jī),旋轉(zhuǎn)座1繞制的簾線能作為芯線再被旋轉(zhuǎn)座2的鋼絲外包捻合,能繞制復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋼簾線。并捻合股后的鋼簾線然后通過過捻器去應(yīng)力,再被外繞,最后以成品進(jìn)入收卷機(jī)。 從過捻器的工作原理可以發(fā)現(xiàn)過捻器的功能相當(dāng)于紡紗工藝中的假捻器,即過捻器之前端鋼簾線由于過捻器的旋轉(zhuǎn)加捻作用,其捻度T’為: T’ = ( 1 + λ) T  (根據(jù)文獻(xiàn)1推導(dǎo)) 其中,T為并捻機(jī)設(shè)定的捻度 λ為過捻速比,即過捻器與主機(jī)的轉(zhuǎn)速比 鋼簾線從過捻器出來(lái)以后會(huì)立即減去λT的捻度,最后總捻度保持T不變,所以過捻器的轉(zhuǎn)速不影響鋼簾線的最終捻度,但他能改變其前段鋼簾線的捻度,因此可以用于去應(yīng)力控制。 鋼簾線加捻以后的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形可表示為:
        
       


    (根據(jù)文獻(xiàn)1)
    式中: t  — 捻距,毫米
               D — 過捻時(shí)該層鋼絲的外徑,毫米
               d — 單根鋼絲的外徑,毫米
              — 該層鋼絲的彎曲曲率半徑,毫米
              — 該層鋼絲的單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角,弧度

    從鋼簾線的應(yīng)力公式可以發(fā)現(xiàn),捻距越小,簾線的變形越大,而扭矩與捻度成反比,因此有結(jié)論捻度越大變形越大。這樣過捻器前段簾線是過度變形的,經(jīng)過過捻器以后恢復(fù)正常變形。對(duì)于特定形狀,特定材料的鋼簾線,在特性溫度和特定軸向張力條件下,消除簾線殘余應(yīng)力的效果只與過變形的程度有關(guān),要使過變形的程度保持不變,需且只需保持過捻速比λ不變。所以過捻器的控制應(yīng)該是角度同步控制。

    二、 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的功能:

    丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器上的接口端子如右圖所示:

    X55為編碼器2輸入接口,缺省用于連接從電機(jī)編碼器;
    X56為編碼器1輸入接口,缺省用于連接主電機(jī)編碼器;
    X57為10數(shù)字量輸入接口;
    X58為24VDC電源;
    X59為8數(shù)字量輸出接口。 (根據(jù)文獻(xiàn)2) 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的編程方式 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器使用丹佛斯公司開發(fā)的Aposs運(yùn)動(dòng)控制語(yǔ)言,其編程風(fēng)格模仿C語(yǔ)言,并提供多種便利指令,其界面如下圖所示: (根據(jù)文獻(xiàn)3)

    1 普通剩余電流保護(hù)器工作原理

    丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器能提供如下基本功能:

    1. 輸入輸出邏輯控制功能;
    2. 同步控制功能,如角度同步,速度同步,電子凸輪;
    3. 主從同步速比調(diào)節(jié);
    4. 中斷功能,如時(shí)間中斷,I/O中斷等;
    5. 基本數(shù)學(xué)運(yùn)算功能

    三、 丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器在過捻控制中的應(yīng)用:

    丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器控制示意圖如右:

    主機(jī)即為主傳動(dòng)變頻器; 主機(jī)電機(jī)上安裝編碼器作為運(yùn)動(dòng)控制器主編碼器接口的輸入; 從機(jī)即為過捻器,運(yùn)動(dòng)控制器的控制邏輯保證過捻器轉(zhuǎn)過的角度與主機(jī)轉(zhuǎn)過的角度嚴(yán)格滿足用戶設(shè)置的速比關(guān)系,速比可以作為變頻器的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)通過RS485通訊口,由上位控制PLC設(shè)置。 電氣控制框圖:

    丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器程序例(部分):
    main: 
    if in 32 then
    if f_motoron==0 then
    motor on
    f_motoron=1
    endif 
          
    if f_syncp==0 then
    syncp
    fsyncp=1
    endif
         
    out 1 1
    else
    f_syncp=0
    f_motoron=0
    motor off
    endif 
             
    goto main

    (參照文獻(xiàn)3)

    其主體程序?yàn)?ldquo;SyncP”角度同步控制宏指令,加上輔助控制命令。另外考慮到加減速時(shí)鋼簾線的張力發(fā)生變化,還要作相關(guān)處理。

    運(yùn)行效果:

    系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果非常理想,對(duì)同一種線材,在多種線速度條件下,用同一速比就能保證在加速勻速減速的全部階段的去應(yīng)力效果,減少了以前繁瑣的參數(shù)設(shè)置步驟,大大提高了生產(chǎn)效率。

    結(jié)束語(yǔ):

    鋼簾線并捻機(jī)過捻去應(yīng)力控制提出了同步控制的要求,丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的強(qiáng)大功能保障了同步控制的精度,其編程功能的靈活性提高了整機(jī)的性能和設(shè)備的運(yùn)行效率,值得在鋼簾線生產(chǎn)企業(yè)推廣。

    參考文獻(xiàn) 
    [1] 鋼絲雙捻時(shí)的變形特點(diǎn). 金屬制品. ISSN 1003-4226. 1990年16卷6期. 13-15
    [2] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305使用說明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007
    [3] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305設(shè)計(jì)指南. MG.33.L2.02. Danfoss A/S. 2007

     
     
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