复合型线缆绞合成型设备电气控制系统设计_张伟峰.pdf
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1、 增刊复合型线缆绞合成型设备电气控制系统设计张伟峰(江苏中利集团股份有限公司)摘 要:为满足新型复合型线缆的生产要求,本文提出一种采用分电机控制绞合设备和在线固化成型装置结合实现复合型线缆生产的设计。在使用西门子、汇川 变频器和 电源装置的基础上,设计了具备绞合固化成型的电气控制系统。通过设计调试,较好地完成了新型复合型线缆的生产,通过试制生产验证了本文提出设计的合理性。关键词:固化成型;物联网;变频器 引言新型复合型线缆是金属和非金属材料的结合体,非金属材料需要经过加热固化的工艺过程,文献 介绍线缆绞合工艺是裸线和绝缘电缆导电线芯的主要工艺方法,传统的绞合设备不具备固化成型功能,为完成新的固
2、化成型工艺,需要在传统的线缆绞合设备上设计固化成型装置集成于绞线设备中。鉴于此,本文介绍一种复合型线缆绞合成型生产线设备,该设备的绞笼和牵引采用变频交流电机拖动,驱动装置采用汇川 系列变频器进行矢量控制,固化电源采用一台 系列直流调速器改装扩容,段环境温度控制采用欧姆龙 系列温控表,最终实现绞笼、牵引、固化装置、加热、冷却的单联动及生产线的同步运行、网络连接等控制。根据生产线设备的工艺要求,设计了一种分电机控制绞合设备与在线固化成型装置相结合的生产线的电气控制系统,控制系统采用西门子 系列 与变频器、触摸屏通过以太网连接的统一协调控制系统,从而实现工业化和信息化的融合,远程协助与智能监控,满足
3、现代企业生产管理 系统数据的采集需求。设备的组成及控制系统简介线缆绞合成型设备用于完成金属包覆复合型线缆的绞合、固化定型、冷却过程。线缆绞合成型设备主要由 盘绞笼、盘绞笼、加热固化装置、双轮牵引、行走地轨龙门收线及电气控制系统等组成,如图 所示。图 线缆绞合成型设备 硬件选型.信号统计与 选型本案数字输入 点,数字输出 点,模拟量输入 点,模拟量输出 点;综合分析选择西门子 型号的,绞笼、牵引通过 通讯功能进行精准的控制变频器,同时为生产管理 数据采集提供接口。收排线电气控制选用昆仑通态 寸彩屏和西门子 进行独立控制与主机进行联动,收线采用交流变频电机驱动,设计了张力和速度两种控制模式供生产不
4、同产品选择;排线采用汇川交流伺服控制器和交流伺服电机协调控制,排线位置由西门子 通过高速计数器进行反馈,排线速度根据整机线速度、线盘角度进行自动计算。设有速度、张力、排线节距调节、换向点等功能。.人机界面 选型主操作台和收线处分别设置了 触摸屏,从而方便快捷的提供人机交流,主操作台触摸屏选用昆仑通态 寸彩色,备 个 网口、个 和 个 点对点的通讯接口,块欧姆龙 系列温控表,由触摸屏直接通过 读写数据。该型触摸屏具备物联网功能,配备有 个网卡,一个与 通讯使用,另一个则是无限网卡,与生产车间无线网络连接,从而实现远程调试或手机终端实时监控。另一块触摸屏设置在龙门收线电气技术与经济 技术与应用增刊
5、 处,与西门子 共同控制龙门收线,方便操作人员对龙门收线的参数设置和监控。.通信方式昆仑通态 寸彩色触摸屏、系列、主要部件传动是采用汇川 系列变频器通过 网络进行通讯;触摸屏的无线 与车间现有无线网连接,其作用是远程控制与运维工作。根据文献 介绍,欧姆龙 温控表不支持 通讯,本案选配了 温控表通讯板。文献 介绍了 温控表支持 通讯协议,本案应用触摸屏的通讯接口直接与 温控表进行通讯读写温度值。通讯示意图见图 所示。图 通讯示意图.电机及驱动器选型该产品的关键工艺参数有绞合节距精度、固化反应过程温度曲线及温度的准确性等。为了保证节距的精度,速度的准确性至关重要,对变频电机的性能要求高。本案选择国
6、内先进品牌的交流变频电机,独立风机冷却,编码器反馈。驱动装置采用汇川 系列通用型变频器,通过选配编码器 型 卡进行速度反馈,变频器设置有速度传感器的矢量控制模式,通过选配 通讯卡,来满足线缆绞合线的绞距精度要求。电气图纸设计.分配 绘制系统控制原理图根据信号输入输出分配 数字输入,数字输出见,模拟量输入输出见;输入 是整套线缆绞合成型设备的控制核心器件,控制生产线的逻辑运算、工艺计算、温度控制、仪器通讯,信号采集计算及处理,如图 所示。.变频器控制器图根据汇川 系列交流变频器说明书绘制控制原理图。图 为传动变频器控制原理图。.固化电源装置控制器图根据线缆绞合固化工艺要求,需要在线加载一个低电压
7、大电流的直流电源给产品加热,该电源装置采用 直流调速器改造扩容,降压整流后将直流电源通过电极轮加载到产品上,电流流过线缆绞合金属管产生热量,纤维与树脂在金属管内完成固化工艺。其工艺运算由 完成,并在 监控画面上设定、显示及配方功能的应用。实际加热电流、电压通过隔电气技术与经济 技术与应用 增刊图 控制图图 传动变频器控制原理图电气技术与经济 技术与应用增刊 离板处理后反馈到 模拟量输入端,并在人机界面上进行显示及趋势图记录,方便分析及查询,图 为固化电源装置控制原理图。图 固化电源装置控制原理图 程序设计根据文献 ,本案采用西门子 .进行 程序编写。程序分为同步控制系统、温度控制系统、故障报警
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