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基于伺服控制的卷烟机盘纸张力控制系统改造
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基于伺服控制的卷烟机盘纸张力控制系统改造
通过对PROTOS70卷接机组盘纸张力控制系统工作原理和构造的分析,针对盘纸张力调节装置在工作过程中存在的缺陷,结合伺服控制技术,提出将机械式盘纸张力控制系统改造成伺服控制技术的张力控制系统。该控制系统以LENZE伺服控制器为主控制元件,加以西门子S7-200为辅助信号数据处理元件,通过控制LENZE伺服电机来调整供纸速度,从而保证盘纸张力稳定。改造后的盘纸张力控制系统具有工作可靠、张力补偿能力高的特点,提高了设备运行的稳定性,减少系统的机械维修。
标签：卷烟盘纸张力控制;差动齿轮箱;轴编码器;LENZE伺服电机;LENZE伺服控制器;S7-200 控制器
PROTOS70卷接机组是具有20世纪90年代先进水平的高速卷接设备,已成为我国卷烟行业的主导机型。目前我公司卷烟机组有一半是20世纪90年代的设备,主驱动通过平皮带来带动纸传动箱,同步性能较差,而且纸传动体统已经老化,故障率和维修费用逐年提高, 对生产影响较大。
1原有卷烟纸张力控制系统的原理
1.1 原机器盘纸供给的原理示意
供纸系统主动轮2转动,拉动盘纸轮1转动使得盘纸轮上的盘纸被拉出,按箭头示意方向向机器供应盘纸。供纸主动轮的外径直径为63.662,计算后每转动1圈,供纸200mm 。
图1
1.2原机供纸主动轮的(转动动力來源
机器主机转动时,转动动力通过齿轮和皮带(按固定的转速比率连接传送给供纸主动轮,供纸主动轮在运行过程中不会主动转动。在转动动力传送(链过程中,齿轮和皮带还带动了2组钢印印刷系统(3、4轮。
1.3 原机供纸张力控制原理
3个盘纸张力检测传感器的检测信号分别代表张力过紧、张力正好、张力过松,分为3段控制。当盘纸的张力随松紧而使得配重块上下摆动,配重块前端的被检测面会在3个检测传感器之间摆动,触发3 个检测传感器。
图2
当机器系统检测到盘纸供给张力过紧时,说明供纸主动轮的转速偏慢,检测传感器的信号控制调节电机正方向转动,调节差速齿轮箱内齿轮变比(类似汽车变速箱,使得供纸主动轮的转速增加3转/分钟;当机器系统检测到盘纸供给张力正好时,说明供纸主动轮的转速合适,检测传感器的信号控制调节电机停止转动;当机器系统检测到盘纸供给张力过松时,说明供纸主动轮的转速偏快,检测传感器的信号控制调节电机反方向转动,调节差速齿轮箱内齿轮变比(类似汽车变速箱,使得供纸主动轮的转速减少3转/ 分钟。
图3
1.4 原盘纸供给系统的主要问题
随着高新技术的运用和卷烟工艺的变化,该设备传统的卷烟纸张力控制系统已不适应现有的生产模式,主要体现在以下几方面 :
(1 卷烟纸补偿装置的缺陷。
差动齿轮箱采用油裕润滑方式,齿轮箱前后各有一个油封密封,齿轮箱需做顺时针或逆时针旋转实现差动,故齿轮箱无排气口设计,产生的油气无法排出,导致润滑油容易泄漏;齿轮箱频繁的左右旋转加剧润滑油的搅动剪切,容易氧化变质影响润滑效果,造成机构内的齿轮及轴承易磨损,需定期维护,而且检修、拆装较繁杂、困难。
(2动力转动(链中,盘纸印刷的动力系统故障会影响盘纸供纸系统的正常运行。
(3盘纸供给运行过程中受材料、机器速度、机械传动等因素影响,会出现盘纸张力的变化,现有的卷烟纸补偿装置从补偿的精确性、补偿的平稳性、补偿量 的局限性方面体现了技术上的先天不足。
2 改造方案
通过改造,取消原机的机械差动机构,换用LENZE伺服电机,加装轴编码器获取主机速度,将原机的上、中、下三个接近开关的信号输送给LENZE伺服控制器, 由控制器驱动电机转速快慢来实现盘纸张力调节。
(1断开供纸主动轮与主机的动力连接,用先进的交流伺服电机直接给主动轮运转动力,交流伺服电机能够精确的跟踪机器的运行速度自动同速运行,取消调速用的差速齿轮箱。按要求制作交流伺服电机:采用伺服电机MCS06F41RS0B0,额定功率0.51kw,额定转速4050rpm,采用大力矩启动,转动轴上直接安装供纸主动轮,去除了原机上的所有传动装置与差速齿轮箱。交流伺服电机由LENZ9321伺服控制器控制驱动, 控制器上有与计算机通信的通信口。
以下是LENZ9321伺服控制器中控制的参数介绍与调整说明:
①C0473/1(FCODE模块:速比, 这个参数是伺服电机稳定运行的基准。
②C0560/1,C0560/5,C0560/9:为上限位减速,所起作用为当启动或者拼接时由于编码器跟踪有滞后,配重块会跳到上限位,这三个参数就起了减速离开上限位。
③C0560/2,C0560/6,C0560/10:为下限为需加速,所起作用为当启动或者拼接时由于编码器跟踪有滞后,配重块会跳到下限位,这三个参数就起了加速离开下限位。
④C0560/3,C0560/7,C0560/11:这三个参数是B28的运行速度,