伦茨9400在ZL22C纤维滤棒成型机组上的应用(4)

主要功能块介绍：

NSET  速度设定及斜坡发生器设定模块

虚拟主的速度通过模拟量的电位器或数字量的上位机将速度给定到NSET模块，设定后速度可通过内部斜坡发生器来控制其平稳增减速度及启停。

MCTRL  电机控制模块

它可对电机速度和相位进行控制，它内部是一个三闭环控制系统即速度环、相位环、电流环，可调节模块中PI参数来实现调节电机稳定性。

DFSET  比例调节模块 

用于从机与主机比例关系设定。

9400系统伺服控制器程序介绍，ZL22C滤棒成型机组各电机控制曲线如下图所示。

工作过程

机组工作方式有两种，一种是手动控制，将速度给定电位器接到模拟输入端子上。另一种是自动控制，总线模块Ethercat将工作速度输入到伺服控制器，两种工作方式靠选择模块ASW选择输入到NSET模块，NSET速度输出端再与电机模块MCTRL连接,控制电机。ASW选择端ASW-SET及电机转向R/L/Q靠Ethercat的BOOL量控制。虚拟主机靠总线CAN模块发送同步报文将速度及相位量传给从机(三个辊)，从机通过CAN总线接收同步报文后按比例运行，从机比例调整则依靠DFSET模块来完成。，比例分母保持不变，将比例分子端连到Ethercat过程通道，通过上位机给定。

换纸电机M6控制器程序

该从控制器程序与其他不同的是，它有自己启停曲线要求，即保证新旧纸盘顺利拼接，启动新纸盘时，新盘纸不被拉断，所以需用NSET 模块的斜坡需按“S”形爬升，当速度与主机同步运行时发送给上位机一同步信号，产生接纸动作，接纸动作完成后，一定延时，接纸电机停止运行，再延时松开使能，准备下次接纸。纸接头的跟踪靠伺服控制器两个相位积分PHINT1和PHINT2的差决定剔除位置，由Ethercat总线通知上位机PC打开剔出电磁阀产生剔出动作。

甘油泵M15电机控制器程序

该从控制器程序与辊控制器程序基本相同，不同是它启动信号单独控制，即按钮按下启动信号后，立即跟随主机达到同步速度。

4. 提高主控系统的实时快速响应性

4.1倍福（BECKHOFF）PC的选择

为了使9400的快速处理速度得到充分发挥，应该提高上位机的处理速度，ZL22C型纤维滤棒成型机组系统的主控部分为SIMATIC  s7-300可编程控器，整个系统的执行扫描周期为27ms，我们生产一支滤棒的扫描周期为t=60秒/5000支=12ms（生产速度为500m/min；每支棒100mm长）这样对于检测每支滤棒参数的实时性是无法达到的，扫描周期想大幅度的提高，必须将PLC改为PC控制，下图为PLC与PC控制的扫描周期对比图：

从上图可以看出PC的执行时间远小于PLC,所以我们选择PC作为机组的主控系统，我们选定德国倍福（BECKHOFF）CP62 xx系列的PC作为整个系统的中心处理主站单元，它配有高性能的 Intel® 处理器（Core™ Duo 和 Core™ 2 Duo）。

倍福（BECKHOFF）CP62 xx系列的PC（12〃、800×600像素）是一种嵌入式面板 PC ，它的主要性能指标如下：

*   采用 3.5 英寸高度集成的主板，适用于 Intel® Core™ Duo 或 Core™2 Duo 2.0 GHz 处理器

*   512 MB DDR2RAM，可在出厂前扩展到 2 GB

*   主板集成显卡、Intel® GMA950、DVI-I 接口

*   主板集成双以太网适配器，

*   结合 Windows XP 或 Windows CE 下运行的的高性能 TwinCAT 自动化软件

*   用于在失电保护时保存数据的 NOVRAM 也可通过迷你 PCI 插槽插入

4.2系统的通讯

我们选择CP6201自身集成的通讯方式EtherCAT，因为EtherCAT是一种基于以太网的高性能工业通信协议，具备灵活的网络拓扑结构，它扩展了IEEE 802.3以太网标准，使得数据传输中具有可预测性、定时及高精度同步等特点。EtherCAT通讯速度极快,系统循环时间为100 µs (min. 50 µs),减小了数据传输时间,加快了任务的执行速度，1000 个分布式 I/O 数据的刷新时间仅为 30μs － 其中包括端子模块周期时间。通过一个以太网帧，可以交换高达 1486 字节的过程数据，几乎相当于 12000 个数字量 I/O。而这一数据量的传输仅用 300 μs。