應(yīng)用現(xiàn)場總線和伺服控制實(shí)現(xiàn)裁斷精度的控制系統(tǒng)

　　本文主要闡述一種應(yīng)用現(xiàn)場總線和伺服控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)較高定長裁斷精度的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)如下：
　　l 高運(yùn)行速度不低于30m/ min;
　　l 設(shè)定長度大于lm時(shí)，定長剪切誤差小于2 ‰;
　　l 切割端面傾斜度和光潔度以滿足下段工序的要求為標(biāo)準(zhǔn)。
　　裁斷系統(tǒng)的設(shè)備組成及功能簡介

圖1 裁斷系統(tǒng)機(jī)械部分示意圖

　　機(jī)械部分組成
　　裁斷系統(tǒng)由如圖1所示幾部分組成，下面分別介紹它們的組成和功能。
　　1-傳送帶伺服電機(jī) 2-裁刀電機(jī)
　　3-刀架伺服電機(jī) 4-刀架直線導(dǎo)軌
　　5-傳送皮帶 6 -超聲波傳感器
　　裁斷裝置由定長輸送裝置、裁刀裝置、壓膠裝置、刀架轉(zhuǎn)動(dòng)裝置等組成。定長輸送裝置的結(jié)構(gòu)為低臺(tái)式，傳送帶由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可滿足裁斷定長精度高的要求，速度在一定的范圍內(nèi)可進(jìn)行高精度無級調(diào)速。裁刀裝置由裁刀刀架和刀架傳動(dòng)裝置兩部分組成，裁刀、微型氣缸和電機(jī)安裝在裁刀刀架上，裁刀刀片在電機(jī)帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，由微型氣缸帶動(dòng)升降，裁膠時(shí)放下，回程時(shí)抬起，裁刀刀架在由伺服電機(jī)拖動(dòng)的力士樂高精度直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上來回移動(dòng)以切割胎面。壓膠裝置為海綿滾筒和由氣缸帶動(dòng)的能夠抬起和壓下的壓刷，是為了在裁斷過程中壓住胎面以免打滑。整個(gè)裁刀傳動(dòng)裝置可繞一垂直心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整裁斷角度。
　　冷卻后的胎面經(jīng)貯存槽進(jìn)入裁斷定長輸送皮帶上，在貯存槽上方裝有超聲波傳感器，檢測胎面貯存的程度，使運(yùn)輸帶以不同的速度運(yùn)行;傳送帶伺服電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)直接裝在軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器開始脈沖計(jì)數(shù)，電機(jī)拖動(dòng)輸送皮帶向前行進(jìn)，當(dāng)胎面長度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，運(yùn)輸帶經(jīng)減速后停止運(yùn)行;此時(shí)壓膠裝置壓刷在氣缸帶動(dòng)向下壓緊胎面，刀架伺服電機(jī)帶動(dòng)刀架從初始端快速沿直線導(dǎo)軌向另一端行進(jìn)并裁切胎面;在裁切胎面的過程中，噴水電磁閥動(dòng)作并向切刀噴水，切割完畢后，壓胎面裝置升起、切刀抬起，直線導(dǎo)軌上的裁斷刀架退回到初始位置并停止運(yùn)行、噴水電磁閥停止噴水，同時(shí)切刀放下，一切恢復(fù)到初始狀態(tài)，以便再次啟動(dòng)。
　　電氣控制部分組成
　　該控制系統(tǒng)采用Profibus現(xiàn)場總線傳輸效率最高的單主站線型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)整條生產(chǎn)線的要求，選用了西門子s7-315-2dp為主控plc，其中plc作為dp主站。2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力士樂dkc伺服控制器和2個(gè)絕對位移編碼器接入力士樂clm1.4-lap位置控制器，位置控制器本身帶有dp接口，可以直接連接在profibus總線上，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的從站，并且可通過主站完成遠(yuǎn)程參數(shù)配置?？刂婆_(tái)上各種操作和顯示要求較多，裁斷長度的設(shè)定與實(shí)際值，刀架左右移動(dòng)的行程及速度，手動(dòng)控制信號，以及某些系統(tǒng)參數(shù)的修改通過tp270來完成，tp270是西門子公司的基于windows平臺(tái)的功能強(qiáng)大的操作終端。

　　裁斷系統(tǒng)的檢測裝置包括各類非接觸式行程開關(guān)、超聲波傳感器和絕對位移編碼器等，用于測量機(jī)械位移、運(yùn)行速度，保證了裁度伺服控制系統(tǒng)有序、安全、可靠的運(yùn)行。狀態(tài)檢測信號接入力士樂位置控制器clm開關(guān)量輸入口（端子x3中的e1－e16），包括切刀、壓刷的抬起與落下到位信號，刀架左右限位信號，刀架定位原點(diǎn)等。切刀、壓刷、噴蒸汽閥的動(dòng)作由開關(guān)量輸出口（端子x4中的a1－a16）輸出控制。超聲波傳感器安裝于定長傳送帶前端與前級胎面運(yùn)輸帶后端的貯存槽內(nèi)，其檢測到的胎面在貯存槽位置高低信號（0－10v）通過模擬量輸入口輸入到plc。分別檢測傳送皮帶和刀架位置的兩個(gè)位移編碼器接入位置控制器clm（端子x1、x2）。