总结





对于张力控制不是简单的程序汇编和组态，还需要知道材料间张 力的特性和生产线在工作现场所经历的各种各样的实际问题和实 际困难，所以我们现在所掌握的知识是有限的，应对实际工作现 场的经验是匮乏的，但是我们已经了解了材料从无控到可控的基 本设计步骤和相应的软件的汇编组态。 在对不同材料进行控制的时候应该遵循首先了解材料性质，设计 控制方案，推广至设备架构，对设备进行设计保证材料在生产后 成为成品。所以此次设计的过程便已经明晰。 1：了解生产流程 2：了解材料张力控制办法 3：了解不同材料的控制策略 4：运用现代化自动化设备对不同材料开卷过程中的张力进行设计 经过进一年的研究设计这个过程已经完成，并且获得一部分经验 和知识，总体来说对于生产线张力控制和伺服系统PLC总线结合 的新型控制体系和集成自动化的理念已经得到灌输，整个生产线 的张力部分也有一定认识和感知，对于人机界面和PLC、运动控 制器的配合及SSCNET(三菱伺服总线)的通信问题也有认知和了解。 对于21世纪新的工厂及自动化要求，张力控制这一个环节也有所 体现，张力控制需要实时监测每一个工作轴的状态，这些信息通 过总线反应给系统形成完备的通信理念，也是正在各个现代化工 厂普及化的新兴技术。
2014年度电气工程系毕业 设计
基于PLC总线的交流伺服技术在生产线 张力控制中的应用 ——运动控制设计
指导老师：XXX 毕业答辩学生信息：XXX XX大学 自动化电气X班
选题介绍

我组所选课题是专业工程实践类课题，是研究在实际 生产过程中对于纸张类脆性材料，以及高分子类的塑 性高弹性材料的微张力控制，要求生产线快速，稳定， 且低废品率，我们需要对于原材料在生产线上采取的 有效控制手段，研究其运行在开卷过程中所需的控制， 以及其在换料接料过程中的所需的控制手段。原材料 多是纸张以及高分子材料，其中高分子类材料具有质 地柔软，且弹性形变大的特点，对于生产线张力控制 的要求非常严格，对于开卷中心电机的要求就是保证 卷芯的恒张力传动，从而改变其在不同状态下的速度 变化，故对于开卷过程需要对开卷电机的速度和力矩 进行反馈控制，对于辅助其转动的限速带只需要速度 限制，保证其与所开卷之间有接触就可以。但是对于 纸张些许的张力变化会造成纸面的形变甚至纸张的断 裂，这样子产品就会纯在缺陷和瑕疵，所以对生产线 采取张力控制可以有效的避免此类事件的发生，既可 以提高生产速度，同时保证了产品的质量。
左开卷 电机
右开卷 电机
限速带 电机
储料器 电机
浮动辊 电机
主要技术参数

1.机械设备参数 （1）1# 皮带辊: 外径D1=120 mm 内径D1=100 mm 辊面宽度L=300 mm （2）1# 传送带: 厚度w1=1 mm 宽度L1=300 mm （3）1# 皮带辊减速比:N12=5 （4）开卷轴减速比: N12=3.5 （5）浮动辊最大浮动角度:θ=±30° （6）浮动辊角位置传感器:8位绝对编码器，分辨率:1/256 2.工艺参数: （1）生产线最高生产线速度:Vmax=200 m/min （米/分） （2）生产线最低生产线速度: Vmin= 20 m/min （米/分） （3）原材料最大料径:Dmax=800 （mm） （4）原材料最小料径:Dmin= 80 （mm） （5）原材料最大料重:Wmax= 20 （kg）
MOTION算法框图
浮动辊控制
浮动辊目标值
V2 PID运算 △n
原材料 n2
n2
浮动辊实际值
+
初始料经设定
Dze
n2=d1*n1/d2
n2 n1 n1
开卷电机 Q173H 运动控制器
开卷速度计算
D2
n2
速度检测
n2
n2=d1*n1/d2
D2
卷径限制
交 流 伺 服 系 统
驱动器
反 馈
当前料径计算
MT DEVELOPER2对系统进行 组态
开卷工艺流程
生产线运行方向
V
限速带 等待中 限速带 运行中 速度
SM223
浮动辊
牵引1
牵引2 接料器
SM225 SM226 SM227 SM227
纠编器 储料器
SM228 SM229
SM230
速度
速度/力矩
储料位置
力矩
浮辊位置 力矩
速度/力矩
速度
接料工艺流程
材料运行方向
限速带
V
运行中
接料等待中
左接 料气 缸

运行MT-DEVELOPER2在开始 菜单栏里点开所有程序找到 MELSOFT Application ▶MTDEVELOPER ▶SW6RNC-GSVE ▶SW6RN-GSV22P ▶System setting进入多CPU系统的设置模 式
膜类材料开卷特性及方案
生产线运行方向
V
开卷电机 1# 等待中 限速带 2# 接料器
V
开卷电机 8# 等待中
开卷电机 9# 运行中
储料器 10#
牵引4 13# 接料器
SM225 SM226 SM228 SM229
纠编器
SM230
速度 力矩 浮辊位置 力矩
速度/力矩
储料位置
态（膜类高弹材料）
虚拟模式组态（纸类无弹材料）
SFC程序编辑



经过系统SSCNET实模式与虚拟模式的组态后就可以 对不同材料的不同控制过程进行运动控制SFC程序的 编写。 当然我们所说的SFC不是任天堂的游戏主机，或者 windows的系统完整性保护指令，三菱在MTDEVELOPER2下设计的SFC程序是一种特有的方便 的图形化编程语言具有流程图的外观和其他程序同样 可以控制系统的能力，减少了工程人员的工作量，也 方便了系统的运行调试，可以称其为顺序功能图编程 语言。 对于运动控制的SFC程序，在论文中详细提及，对于 系统不同材料的SFC编辑拥有不同控制方案下的不同 编辑方式，所以，这里不一一列出。
完结 撒花 谢谢 观赏
现场总线架构
上位控制机
CC-LINK 工业现场总线
开关量输入
开关量输出
人机界面 HMI
运动控制器 浮辊位置检测 尾料断料检测 离合器制动器 自动接料器
SSC-NET伺服系统总线
浮动 辊电 机伺 服驱 动器
左开 卷电 机伺 服驱 动器
右开 卷电 机伺 服驱 动器
限速 带电 机伺 服驱 动器
储料 器电 机伺 服驱 动器
致谢


感谢此次毕业指导老师武老师对题目 的精心讲解和耐心辅导，并且身体力 行一丝不苟的对所遇到的困难基于帮 助和指导，在此衷心感谢老师付出的 辛劳与汗水。 感谢学校对毕业设计的严格要求和大 力支持，拥有严格精密的学术要求使 我们在研究课题、撰写论文和答辩过 程中获益匪浅，在此衷心感谢学校的 学术与教学的严谨作风。
SM225 SM226 SM227 SM227 SM228 SM229
开卷电机 3# 运行中
速度 储料器 4#
SM223
浮动辊 6# 牵引1 5#
牵引2 7# 纠编器
SM230
速度 力矩 浮辊位置 力矩
速度/力矩
储料位置
速度/力矩
速度
纸类材料开卷特性及方案
生产线运行方向 速度 牵引3 11# SM223 浮动辊 12#
接料器
右接料 气缸
S225 S226
速度/力矩
储料器
S227
速度
速度/力矩
S228
力矩 储料位置
由于接料时 间的限制， 储料器在来 回的运动以 调节材料运 输到下一步 生产线的不 间断性
调节辊的张力控制示意图
系统选择




选择三菱Q系列PLC CPU单元采用Q02H并与Q173一起构成多CPU系统 拟采用基于CC-Link现场总线结构的分散型I/O系统 选择QJ61BT11作为主站 远程I/O单元选用QJ61BT11-16D、QJ61BT11-16T等 选择三菱A970GOT智能显示终端以实现人机界面功 能 三菱公司的HC-SFS系列伺服电机作为开卷电机 MR-J2S系列全数字伺服控制器作为伺服控制器 选择Q173多轴运动控制器作为控制装置 通过SSCNET伺服总线与MR-J2S相连构成多轴运动 控制系统