专利名称：烟草切丝机刀鼓、排链主从随动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及烟草切丝机排链速度与刀鼓转速随动配合的控制装置。
现有烟草切丝机的刀鼓、排链主从随动控制系统以可编程控制器PLC为主控制器，其切丝宽度和刀辊转速的设定值由人机界面HMI下传给PLC，经PLC按特定算法运算后，再由其输出两路模拟信号分别给刀鼓转速控制变频器和排链速度控制变频器，两台变频器按模拟信号要求分别驱动各自的普通异步电动机。在实际生产过程中，PLC中的计数器模块要将实时接收到的刀鼓转速和排链速度反馈信号与来自HMI的设定值进行综合比较、运算后，再由其中的模拟量输出模块分别输出两路模拟量控制信号调整对应变频器的输出频率，以求其驱动各自的电动机达到设定值的要求。由此可见，现有烟草切丝机控制系统所有信号的接收、转换、比较、运算和控制均由可编程控制器PLC独自完成，程序运行周期长；加之是采用普通变频调速(即V/F=常数的恒磁通控制)技术和多路模拟量信号来设定变频器的输出频率，整个控制系统的适时性、抗干扰性和稳定性差且控制精度低，排链速度对刀鼓转速的动态跟随性不好，刀鼓切下的(烟)丝宽精度得不到保证。
本实用新型的目的是提供一种烟草切丝机刀鼓转速恒定性和排链速度瞬态响应性好、主从随动性优异的烟草切丝机刀鼓、排链主从随动控制装置。
本实用新型所述的烟草切丝机刀鼓、排链主从随动控制装置，有可编程控制器PLC、人机界面HMI，其特征在于有闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2、总线电缆W和若干分布式输入/输出模块，伺服驱动器U2还另外嵌有中央处理器模块，以交流主轴电机M1驱动刀鼓、交流伺服电机M2驱动排链，动力电源Power分别由动力电缆W1、W4连接到闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2输入端，U1、U2输出端分别由动力电缆W3、W5连接到交流主轴电机M1、交流伺服电机M2的输入端，刀鼓轴上、交流伺服电机M2轴上和交流主轴电机M1轴上均装有高分辨率旋转编码器，交流主轴电机M1轴上的高分辨率旋转编码器SR1输出端与闭环矢量驱动器U1的编码器接口连接，交流伺服电机M2轴上和刀鼓轴上的高分辨率旋转编码器SR2、SR3输出端分别与伺服驱动器U2的编码器接口连接，闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2、人机界面HMI和分布式输入/输出模块(现场总线的从站)，经各自的总线接口由总线电缆W连接到PLC(现场总线的主站)的总线接口，构成以现场总线主站与从站之间数据双向高速交换的数字通讯网络(现场总线)结构形式。
本实用新型以闭环矢量控制技术和伺服驱动技术取代原烟草切丝机控制系统的普通变频调速技术，以集散控制的现场总线技术取代原有的PLC集中控制技术，用数字通讯方式取代原有的模拟量信号传递方式，整个控制装置由总线电缆将闭环矢量驱动器、伺服驱动器、人机界面、(现场分布式)输入/输出模块这些现场总线从站和作为现场总线主站的可编程控制器PLC连接起来，并经相应PLC的编程软件对网络进行组态(站点的分配和定义)，构成主站与从站之间数据双向高速交换的数字通信网络(现场总线)。
本实用新型的特点在于1、整个控制装置用总线电缆(如屏蔽双绞线)将现场总线的主、从站连接起来，大大减少了信号连接导线和节点数，使整个控制装置简洁明了且适时性和抗干扰性好，运行稳定可靠。
2、由闭环矢量驱动器、交流主轴电机和其轴上的高分辨率旋转编码器构成了刀鼓闭环矢量驱动子系统，交流主轴电机在该子系统控制下的特性类似直流电机，即刀鼓闭环矢量驱动子系统在调速范围内能给出优异的转矩控制特性和快速瞬态响应，确保了刀鼓转速的恒定性。
3、由伺服驱动器、交流伺服电机和同轴旋转的高分辨率旋转编码器构成的排链伺服驱动子系统，使交流伺服电机在其控制下具有与直流伺服电机相类似的伺服性能，且该子系统在任一速度下均能以其优异的转矩控制和瞬态响应性控制排链，让排链速度对刀鼓转速具有极好的跟随特性。
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明。
附图为本实用新型的结构示意图。
图中DI/O-数字量输入/输出模块，U1-闭环矢量驱动器，U2-伺服驱动器，SR1、SR2、SR3-高分辨率旋转编码器，HMI-人机界面，PLC-可编程控制器(现场总线主站)，M1-交流主轴电机，M2-交流伺服电机，1-总线接口，2-第一编码器接口，3-刀鼓，4-中央处理器模块，5-第二编码器接口，6-分布式输入/输出模块，7-同步齿形传动带，W1、W3、W4、W5-动力电缆，W2、W6、W7-信号电缆，W-总线电缆，Power-动力电源。
实施例实施例由附图构成。
如图所示，闭环矢量驱动器U1输入端L1、L2、L3、PE由动力电缆W1连接到动力电源Power,U1的输出端U、V、W、PE经动力电缆W3与交流主轴电机M1的输入端连接，M1轴上的高分辨率旋转编码器SR1经(屏蔽)信号电缆W2连接到U1的第一编码器接口2；M1交流主轴电机通过同步齿形传动带7驱动刀鼓3。
伺服驱动器U2的输入端L1、L2、L3、PE由动力电缆W4连接到动力电源Power，中央处理器模块4是通过U2的连接插槽嵌入U2的。U2的输出端U V、W、PE经动力电缆W5连接到交流伺服电机M2的输入端(M2经减速器带动链条驱动切丝机上下排链运行)，M2内的高分辨率旋转编码器SR2经(屏蔽)信号电缆W6与U2的第一编码器接口2连接，安装在刀鼓3轴上并同轴旋转的高分辨率旋转编码器SR3经(屏蔽)信号电缆W7与U2的第二编码器接口5连接。
用另外嵌入伺服驱动器的中央处理器(CPU)模块4去完成复杂的特定数学运算，而让可编程控制器PLC内的CPU只做逻辑运算，所采用的双CPU结构减轻了现场总线主站PLC内CPU的负担并能加快运算速度和缩短控制程序运行周期，确保了整个控制装置的适时响应性。
由全数字的刀鼓闭环矢量驱动子系统、排链伺服驱动子系统、安装在刀鼓3轴上的高分辨率旋转编码器SR3、嵌入伺服驱动器U2的中央处理器模块4和现场总线构成的、以刀鼓转速为主、排链速度为从的主从随动控制装置，其刀鼓场总线构成的、以刀鼓转速为主、排链速度为从的主从随动控制装置，其刀鼓转速和切丝宽度等工艺参数设定值由人机界面HMI通过现场总线主站PLC下传给闭环矢量驱动器U1和伺服驱动器U2，使整个控制装置能根据刀鼓转速设定值的要求驱动交流主轴电机M1带动刀鼓3旋转；由刀鼓轴上的高分辨率旋转编码器检测到的(刀鼓电机实际)转速为闭环矢量驱动器U1的编码器2所接收，其根据接收到的信号快速运算出刀鼓实际转速与转速设定值的误差后，会适时输出控制信号精确调整交流主轴电机M1使其带动的刀鼓3在设定的转速上稳定运行；运行中因外部扰动信号使刀鼓3实际转速偏离设定值时，刀鼓闭环矢量驱动子系统能依同样的过程迅速地对交流主轴电机M1加以控制以稳定刀鼓转速。伺服驱动器U2接收到(来自HMI的)刀鼓转速、切丝宽度设定值和来自刀鼓上的高分辨率旋转编码器SR3检测到的刀鼓实际转速信号后，由嵌入U2的中央处理器模块4作快速运算并输出与刀鼓转速成定比关系的速度控制信号直接驱动交流伺服电机M2。同样地，在生产中无论是人为(经HMI)还是其它原因改变了刀鼓转速，排链速度都会(经排链伺服驱动子系统适时调整后)同步跟随刀鼓转速，使之维持在(经HMI)设定的与刀鼓转速成定比关系的速度上，确保刀鼓所切丝宽的精度。
权利要求1.一种烟草切丝机刀鼓、排链主从随动控制装置，有可编程控制器PLC、人机界面HMI，其特征在于有闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2、总线电缆W和若干分布式输入/输出模块6，伺服驱动器U2还另外嵌有中央处理器模块4，以交流主轴电机M1驱动刀鼓3、交流伺服电机M2驱动排链，动力电源Power分别由动力电缆W1、W4连接到闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2输入端，U1、U2输出端分别由动力电缆W3、W5连接到交流主轴电机M1、交流伺服电机M2的输入端，刀鼓3轴上、交流伺服电机M2轴上和交流主轴电机M1轴上均装有高分辨率旋转编码器，交流主轴电机M1轴上的高分辨率旋转编码器SR1输出端与闭环矢量驱动器U1的编码器接口2连接，交流伺服电机M2轴上和刀鼓3轴上的高分辨率旋转编码器SR2、SR3输出端分别与伺服驱动器U2的编码器接口2、5连接，闭环矢量驱动器U1、伺服驱动器U2、人机界面HMI和分布式输入/输出模块6，经各自的总线接口1由总线电缆W连接到PLC的总线接口1，构成以现场总线主站与从站之间数据双向高速交换的数字通讯网络结构形式。
2.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于中央处理器模块4经伺服驱动器U2上的连接插槽嵌入U2。
3.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于交流主轴电机M1通过同步齿形传动带7驱动刀鼓3。
4.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于闭环矢量驱动器U1的输入端L1、L2、L3、PE经动力电缆W1与动力电源连接，U1的输出端U、V、W、PE经动力电缆W3与交流主轴电机M1的输入端连接。
5.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于伺服驱动器U2的输入端L1、L2、L3、PE经动力电缆W4与动力电源连接，U2的输出端U、V、W、PE经动力电缆W5与交流伺服电机M2的输入端连接。
6.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于交流主轴电机M1轴上的高分辨率旋转编码器SR1输出端经屏蔽信号电缆W2与闭环矢量驱动器U1的第一编码器接口2连接。
7.如权利要求1所说的控制装置，其特征在于交流伺服电机M2轴、刀鼓3轴上的高分辨率旋转编码器SR2、SR3的输出端分别经屏蔽信号电缆W6、W7与伺服驱动器U2的第一编码器接口2、第二编码器接口5连接。
专利摘要本实用新型涉及烟草切丝机排链速度与刀鼓转速配合的控制装置,目的是实现一种主从随动性优异的控制装置。本实用新型除原有的可编程控制器PLC、人机界面HMI外,以闭环矢量、伺服驱动器取代原来的变频器,并增加了现场总线和若干现场分布式I/O,用主轴电机驱动刀鼓、伺服电机驱动排链,现场主站PLC及各现场从站与总线电缆连接。所实现的控制装置使刀鼓具有很好的瞬态特性且排链随动性优异。
文档编号A24B7/00GK2462679SQ00265640
公开日2001年12月5日 申请日期2000年12月29日 优先权日2000年12月29日
发明者李顺忠, 陶汝云, 李德明, 游玲 申请人:云南昆船第二机械有限公司