CAN總線解決方案在拉絲機(jī)上的應(yīng)用

　　調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)器直徑接收拉絲伺服電機(jī)高速脈沖的信號(hào)，按一定的電子齒輪比跟隨運(yùn)行，很好的保證了出絲的線速度，同時(shí)與卷繞伺服做到了很好的協(xié)調(diào)，保證系統(tǒng)張力控制的穩(wěn)定性。

　　小結(jié)：調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)器直徑接收拉絲伺服電機(jī)高速脈沖的信號(hào)，按一定的電子齒輪比跟隨運(yùn)行，很好的保證了出絲的線速度，同時(shí)與卷繞伺服做到了很好的協(xié)調(diào)，保證系統(tǒng)張力控制的穩(wěn)定性。

　　3、卷繞伺服的恒線速度（恒張力）控制

　　該電機(jī)的控制是整個(gè)系統(tǒng)的重中之重，要想繞出來的線平滑、不塌邊，那么就要求卷繞電機(jī)的線速度與調(diào)節(jié)電機(jī)的線速度相等。而要實(shí)現(xiàn)恒線速度控制，必須通過一個(gè)反饋回路來檢測實(shí)際的繞線輪的線速度，以前的系統(tǒng)是通過張力桿來完成的，張力桿反饋回去的是個(gè)張力信號(hào)，而且張力桿還有個(gè)中間過度環(huán)節(jié)，如果卷繞電機(jī)的線速度與調(diào)節(jié)電機(jī)的線速度相差比較大時(shí)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)先行補(bǔ)償，然后再加上電氣補(bǔ)償，這就相當(dāng)于兩個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，減小了斷線的機(jī)率。這樣的系統(tǒng)在目前很多拉絲機(jī)中使用。而當(dāng)前這臺(tái)拉絲機(jī)是專門用來拉金絲的，金絲要求很高的潔凈度，需要盡量減少中間過度環(huán)節(jié)，所以客戶取消了張力桿，而直接采用了測速輪來作為反饋回路。這樣就增加了控制難道。

　　而測速輪是通過光電開關(guān)來采集每轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，這樣來算出測速輪的線速度，然后再把這個(gè)線速度與調(diào)節(jié)輪的線速度進(jìn)行比較，得到一個(gè)誤差，在這個(gè)誤差的基礎(chǔ)上再通過PID計(jì)算，再把最后的得到的結(jié)果補(bǔ)償?shù)疆?dāng)前卷繞輪速度上去。

　　卷繞電機(jī)也不是完全跟隨著調(diào)節(jié)輪旋轉(zhuǎn)，因?yàn)殡S著絲的繞制，卷繞電機(jī)的半徑會(huì)不段增大，而這個(gè)時(shí)候調(diào)節(jié)輪的線速度是個(gè)比較恒定的值（因?yàn)榉沤z電機(jī)以恒速度拉絲），那么就要求卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速變小，這樣才能保證與調(diào)節(jié)輪的線速度相近。在這里又出現(xiàn)一個(gè)問題，即怎么樣計(jì)算當(dāng)前卷繞輪應(yīng)該轉(zhuǎn)的大致轉(zhuǎn)速呢?如果不計(jì)算這個(gè)大致轉(zhuǎn)速，直接通過采集回來的誤差進(jìn)行PID計(jì)算能不能滿足要求呢?答案是如果不計(jì)算大致轉(zhuǎn)速，直接通過PID計(jì)算來補(bǔ)償線速度的誤差是不可以的，這樣卷繞輪就會(huì)一直跟隨著調(diào)節(jié)輪運(yùn)行，當(dāng)半徑變大時(shí)，采集到誤差值就非常大。如果先通過層數(shù)來大致計(jì)算下繞線輪的半徑，然后再得到大致的卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后再加上PID誤差計(jì)算結(jié)果，這樣得到的線速度才是比較精確，也就是線速度差才最小。而層數(shù)的來源是通過CAN總線從擺線伺服得到的。

　　小結(jié)：PLC具有高速脈沖計(jì)數(shù)能力，能夠采集通過電眼傳過來的高速脈沖信號(hào)，從而計(jì)算出金絲線速度，然后通過PDO傳送給收卷伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)此轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制線張力的目的;

　　4、擺絲伺服的位置控制;

　　擺絲伺服的控制主要是保證繞制出來的線均勻的排列在線軸上，下圖是要求的排絲效果圖：

這個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制的難點(diǎn)就在于換向部分，為了在換向處平滑過度，而不出現(xiàn)螺紋，電機(jī)在換向的時(shí)候要滿足在最后一圈時(shí)，要進(jìn)行每層最后半圈的絕對(duì)定位，而這個(gè)圈數(shù)是可以算出來的，計(jì)算過程如下：

　　設(shè)最下層繞線的長度為S0（這個(gè)長度在按復(fù)位鍵后，電機(jī)自動(dòng)回到原點(diǎn)，然后再從這個(gè)原點(diǎn)開始，以HMI上輸入有的長度作為第一層排線寬度S0來開始排線，那么繞線的圈數(shù)就等于R1=S0/（D+W），這里的W是指兩線邊緣距離。

　　當(dāng)繞第2層時(shí)，繞線的長度為S1，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=1　1/3＊D為絲上一層與下一層的邊緣距離

　　當(dāng)繞第3層時(shí)，繞線的長度為S1，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=2

　　當(dāng)繞第N層時(shí)，繞線的長度為S1，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=N-1

　　那么就可以算出第N層應(yīng)該繞的圈數(shù)=[S0-2＊1/3＊D＊（N-1）]/（D+W）;

　　圈數(shù)=[S0-2＊△L＊（N-1）]/（D+W）

　　如果以XY軸的交點(diǎn)為原點(diǎn)，那么在剛開始運(yùn)行的時(shí)候以跟隨來運(yùn)行，電子齒輪比=（D+W）/P;當(dāng)?shù)阶詈笠蝗r(shí)，要進(jìn)行絕對(duì)定位，而這個(gè)其始位置可以通過如下的方法得出：

　　不管轉(zhuǎn)速有多快，那么轉(zhuǎn)一圈排線電機(jī)應(yīng)該走的距離是D+W;所以半圈就是（D+W）/2，那么這個(gè)其始位置就是：

　　S左：Xn1+（D+W）/2

　　S右：Xn2-（D+W）/2

　　也就是可以通過一個(gè)比較當(dāng)前的位置與要求的位置的差是否小于（D+W）/2來實(shí)現(xiàn)模式的切換;在絕對(duì)定位完成后，要立即跟隨上主軸的速度才可以。該伺服就采用了在跟隨和絕對(duì)定位兩種模式，伺服在這兩種模式間交替工作即可繞制出符合規(guī)定的線型。

　　小結(jié)：排繞伺服驅(qū)動(dòng)器通過自身內(nèi)部算法自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前每層應(yīng)該繞的圈數(shù)，然后把當(dāng)前圈數(shù)自動(dòng)通過PDO傳送給卷繞伺服驅(qū)動(dòng)器，卷繞伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)這個(gè)參數(shù)通過內(nèi)部算法自動(dòng)得到電機(jī)應(yīng)該運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，從而到達(dá)精確控制張力的目的;

五、結(jié)語

　　1、該系統(tǒng)為用戶帶來了效率（拉絲速度）、質(zhì)量（拉絲直徑）的提高，同時(shí)也降低了系統(tǒng)綜合成本;

　　2、伺服內(nèi)部算法自動(dòng)計(jì)算自身轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)響應(yīng)及時(shí)，張力控制得當(dāng)，即使拉3絲的金絲也不會(huì)出現(xiàn)踏邊的現(xiàn)象;

　　3、系統(tǒng)采用CAN總線通訊，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力;

　　4、該系統(tǒng)已經(jīng)安全運(yùn)行一年的時(shí)間，未出現(xiàn)任何故障，拉制出來的成品絲已經(jīng)達(dá)到了3絲，在拉制3絲時(shí)的轉(zhuǎn)速達(dá)到了400R/MIN，比普通使用張力桿做反饋回路的機(jī)械提高了7個(gè)絲，速度快了近70R/MIN，且拉制出的絲表面平整光滑，完全符合客戶要求。