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一体化伺服电机、多轴运动控制器捻股机张力控制解决方案
发布日期 : 2020-07-31 16:48:50
捻股机也被称为捻股绳机组,是金属制品行业中的后道成绳工序,将多根刚丝或铝丝,按照不同工艺的捻距要求、绳径要求,实现多股有序列的合并成绳,广泛应用于石油钻井、电力传输、船舶提升装卸、电梯提升等工农业应用场合。
经研究分析发现,钢丝绳捻制过程中钢丝或绳股的张力控制对钢丝绳的质量具有重要的影响。另一方面在工业上常可见卷绕控制,如在造纸、印刷、纺织、电线电缆、金属带线材等的生产过程中,在物料的放卷和收卷以及中间的加工过程时的张力对产品的质量至关重要,在生产过程中需要对物料进行恒张力控制。

放卷系统的原理
在卷取系统中,合适的张力控制系统能够使得卷材在动态处理过程时保持恒定的张力,使产品不因张力变化而引起加工质量问题,同时能够保证系统的正常运行。

立迈胜结合一体化伺服电机运动控制器的产品特点和优势设计了成熟、完善的同步控制和恒张力控制的方案,为长期困扰客户的核心技术难点提供成熟、稳定、完善的控制方案。

以下介绍一体化伺服电机与EtherCAT总线运动控制器等立迈胜公司产品和技术在钢丝绳捻股机的张力控制上的应用,解决伺服电机同步控制、恒张力控制等技术问题。

传统的捻股机张力控制解决方案

目前,国内外生产的捻股机多数采用被动放线、机械式控制张力的方式,在放线工字轮上做文章利用传统的摩擦元件,如制动带、闸瓦、制动轮等,靠元件之间产生的摩擦阻力矩来调节工字轮的转速以控制钢丝的张力,这种通过阻尼绳或闸瓦产生阻力的张力控制方式,结构简单,产生的制动力矩是恒定的,放线张力在放线过程随半径的减小而增大,不能保持恒定,需要调节时必须停车。

PID张力控制
传统恒张力控制方式以 PID 控制为主,目前国内外较新颖的控制方式,均是在 PID 控制基础上加以改进,如带调整因子的模糊自适应 PID 控制、神经网络PID 控制等。理论上,这些算法在一定程度上弥补了传统 PID 控制调节不及时、稳定性不够好等问题。但是在实际工程应用上,尽管算法复杂程度提高,但由于未充分考虑其他影响因子的变化,仅根据输出误差进行调控,导致其控制存在低精度、高时延的问题,故这些算法与传统 PID 控制策略相比优势并不明显。

立迈胜技术捻股机张力控制解决方案


面估计解决方案
 
基于立迈胜捻股机伺服张力控制方法,包括如下步骤:
1.从张力控制生产线中张力检测点传感器获得检测点处的实际张力
2.预先在运动控制器中设定好张力给定量的值,基于实际检测的张力和张力给定量构成偏差
3.将偏差的比例 P、积分I和微分D通过线性组合构成控制量,对被控对象(恒张力控制系统执行器电枢电流)进行控制
 

应用案例优点:


一体化伺服电机
 
1、采用一体化伺服电机(集永磁同步电机、编码器、伺服驱动器于一体)且支持EtherCAT/CANopen总线伺服控制,具有体积小、接线简单的特点。在工业环境中不需要增加额外的电气柜,简化了现场布线环境。
2、永磁同步伺服电机因被动力源电机拖动运行而产生的电能回馈给蓄电池充电,实现了节能,也省掉了现有技术中的冷却系统,降低了装置成本。
 

 
3、采用EtherCAT总线,EtherCAT 将其报文嵌入到标准的以太网数据帧中(形成 EtherCAT 数据帧)。对张力的调节更加敏捷迅速并且总线拓扑简单,便于排查故障,可扩展更多轴数,可以使系统在线维护更新,实时性高,性能更加稳定,相应更加快捷,实现1ms响应周期和5%的张力波动。
4、采用低压一体化伺服电机,在现场工业生产中,安全性更高,有效的保护了操作人员的人身安全。
5、利用电机自带的编码器实时的测得卷径的变化,来调整自身的制动转矩,使恒张力控制更加平稳,准确,快速,有效保证收卷更加稳定,从而避免出现断线情况。