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丹佛斯运动控制器在钢帘线并捻机去应力控制中的应用
The application of Danfoss Motion Controller in the stress-relieving control of steel cord buncher
摘要:
钢帘线并捻机合股并捻以后要用过捻器去除帘线径向内应力,消除残余扭转,过捻器的转速控制是去应力控制的关键。丹佛斯的运动控制器有很强的用户定制编程功能和高精度的同步控制特性。本文介绍了采用丹佛斯运动控制器解决去应力控制难题的办法和经验。
关键词:过捻 去应力
同步控制 张力
Abstract:
It is needed to use over-twist unit to relievestress after steel cord being twisted in bunching machine. The speed control of over-twist unit is the key to relievestress, eliminate residual torsion. Danfoss Motion Controller hasenhanced custom orientating program function and high precision ofsynchronizing control property. The document will discuss theresolution and experience of Danfoss Motion Controller used instress-relieving control.
Key words: Over-twist Stress-Relieving Synchronize Tension
引言:
中国目前已经是世界上*大的子午线轮胎用钢帘线生产国,由于行业竞争激烈,国内的大型钢帘线制造企业现在一般多自己研制钢帘线生产设备。其中
CDT410W
型并捻机是较为先进的股绳机,不仅车速高,还集成了外绕功能。其中有一项工艺很难掌握,即钢帘线合股并捻以后的轴向去应力控制。作者凭多年生产实际经验,利用丹佛斯运动控制器的优异控制性能,成功地解决了这个问题,大大提高了产品的质量和设备的生产效率。
一、
CDT410W
并捻机过捻器的工作原理:
图一为
CDT410W
并捻机的基本机械构造框图。
过捻器
外绕
收卷
弓形旋转座2
弓形旋转座1
图一
、
CDT410
并捻机结构图
CDT410W
为两级串联式内放外收型并捻合股机,旋转座
1
绕制的帘线能作为芯线再被旋转座
2
的钢丝外包捻合,能绕制复杂结构钢帘线。并捻合股后的钢帘线然后通过过捻器去应力,再被外绕,*后以成品进入收卷机。
从过捻器的工作原理可以发现过捻器的功能相当于纺纱工艺中的假捻器,即过捻器之前端钢帘线由于过捻器的旋转加捻作用,其捻度
T’
为:
T’ = ( 1 +
λ)
T
(根据文献
1
推导)
其中,
T
为并捻机设定的捻度
λ
为过捻速比,即过捻器与主机的转速比
钢帘线从过捻器出来以后会立即减去
λT的捻度,*后总捻度保持T不变,所以过捻器的转速不影响钢帘线的*终捻度,但他能改变其前段钢帘线的捻度,因此可以用于去应力控制。
钢帘线加捻以后的弯曲和扭转变形可表示为:
t
d
D
(根据文献
1
)
式中:
t —
捻距,毫米
D —
过捻时该层钢丝的外径,毫米
d —
单根钢丝的外径,毫米
—
该层钢丝的弯曲曲率半径,毫米
—
该层钢丝的单位长度扭转角,弧度
从钢帘线的应力公式可以发现,捻距越小,帘线的变形越大,而扭矩与捻度成反比,因此有结论捻度越大变形越大。这样过捻器前段帘线是过度变形的,经过过捻器以后恢复正常变形。对于特定形状,特定材料的钢帘线,在特性温度和特定轴向张力条件下,消除帘线残余应力的效果只与过变形的程度有关,要使过变形的程度保持不变,需且只需保持过捻速比
λ不变。所以过捻器的控制应该是角度同步控制。
二、
丹佛斯运动控制器的功能:
丹佛斯运动控制器上的接口端子如右图所示:
X55
为编码器
2
输入接口,缺省用于连接从电机编码器;
X56
为编码器
1
输入接口,缺省用于连接主电机编码器;
X57
为
10
数字量输入接口;
X58
为
24VDC
电源;
X59
为
8
数字量输出接口。
(
根据文献
2)
丹佛斯运动控制器的编程方式
丹佛斯运动控制器使用丹佛斯公司开发的
Aposs
运动控制语言,其编程风格模仿
C
语言,并提供多种便利指令,其界面如下图所示:
(根据文献
3
)
快捷功能键
编辑窗口
对话窗口
控制器编译器
通讯信息窗口
菜单功能选择
下拉式菜单
状态条,显示当前行号列号等
1
普通剩余电流保护器工作原理
丹佛斯运动控制器能提供如下基本功能:
1.
输入输出逻辑控制功能;
2.
同步控制功能,如角度同步,速度同步,电子凸轮;
3.
主从同步速比调节;
4.
中断功能,如时间中断,
I/O
中断等;
5.
基本数**算功能
……
三、
丹佛斯运动控制器在过捻控制中的应用:
丹佛斯运动控制器控制示意图如右:
主机即为主传动变频器;
主机电机上安装编码器作为运动控制器主编码器接口的输入;
从机即为过捻器,运动控制器的控制逻辑保证过捻器转过的角度与主机转过的角度严格满足用户设置的速比关系,速比可以作为变频器的标准参数通过
RS485
通讯口,由上位控制
PLC
设置。
电气控制框图:
RS485
RS485
起
/
停命令
张力设定
起
/
停命令
同步速比
起
/
停命令
主速度给定
HMI
PLC
S7-226
变频器
主机
1#
变频器
过捻
2#
变频器
收卷
3#
丹佛斯运动控制器程序例(部分):
main:
if in 32then
iff_motoron==0 then
motor on
f_motoron=1
endif
iff_syncp==0 then
syncp
fsyncp=1
endif
out 1 1
else
f_syncp=0
f_motoron=0
motor off
endif
gotomain
(参照文献
3
)
其主体程序为“
SyncP
”角度同步控制宏指令,加上辅助控制命令。另外考虑到加减速时钢帘线的张力发生变化,还要作相关处理。
运行效果:
系统实际运行效果非常理想,对同一种线材,在多种线速度条件下,用同一速比就能保证在加速匀速减速的全部阶段的去应力效果,减少了以前繁琐的参数设置步骤,大大提高了生产效率。
结束语:
钢帘线并捻机过捻去应力控制提出了同步控制的要求,丹佛斯运动控制器的强大功能保障了同步控制的精度,其编程功能的灵活性提高了整机的性能和设备的运行效率,值得在钢帘线生产企业推广。
参考文献
[1]
钢丝双捻时的变形特点
.
金属制品
. ISSN 1003-4226. 1990
年
16
卷
6
期
. 13-15
[2]
运动控制器
MCO305
使用说明
. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007
[3]
运动控制器
MCO305
设计指南
. MG.33.L2.02. Danfoss A/S. 2007
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