专利名称：基于plc控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统的制作方法
技术领域：
基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种玻捻机电控系统，具体涉及一种用于玻纤加捻控制的基于 PLC控制器与嵌入式运动控制器为核心的玻抢机电控系统。
背景技术：
[0002]玻抢机是用于将玻纤进行加抢的机械设备，玻抢机电控系统是用于完成玻抢机机械部件的全自动高精度纺纱成形控制。在玻捻机系统中，其核心是实现对纺纱成形工艺控制、纺纱长度控制及捻度的控制，电控系统的设计组成对其性能有其直接影响。[0003]早期的玻捻机电控系统采用继电器组合来作为控制系统，控制功能简单，但线路复杂，精度低；目前，市面上的一种国内玻捻机电控系统采用工控机作为核心控制系统，但由于工控机自身空间问题存在发热过高导致的系统不稳定问题，同时由于采用的是Windows操作系统，为非实时操作系统，具有实时控制精度有限及需防病毒感染等缺点；一种进口玻捻机电控系统采用PLC控制器(可编程式控制器)作为控制系统核心，采用 DeviceNet高速数字总线来实现对锭子变频器和超喂变频器的控制，采用DeviceNet接口的数字伺服驱动器来控制升降伺服伺服电机的运动，控制系统成本高，同时DeviceNet存在总线延迟，不能满足精细纱的控制精度要求；目前，最新一种国外玻捻机电控系统采用自研的控制主板为核心，钢领板升降伺服伺服电机及超喂、锭子都采用变频调速控制，该系统控制精度高，但该系统组成全部采用自研产品包括变频器、控制系统、钢领升降电机等，具有价格昂贵，用户后期维护成本高等缺点。实用新型内容[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种以通用PLC控制器与嵌入式运动控制器作为控制系统核心、能够减少传统复杂的继电器逻辑电路设计、实时性好，控制精度高、 控制系统成本低、维护方便的玻捻机电控系统。[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为，一种基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统，包括PLC控制器、嵌入式运动控制器、相对编码器、绝对编码器、伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器；[0006]所述PLC控制器包括计数器模块、第一通信模块、DIO模块、第二通信模块，所述计数器模块与相对编码器线路连接，所述第一通信模块与嵌入式运动控制器线路连接，所述 DIO模块分别与所述伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器和初捻变频器线路连接，所述第二通信模块分别与所述超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器线路连接；[0007]所述嵌入式运动控制器通过线路分别与绝对编码器和伺服驱动器线路连接；[0008]还包括与绝对编码器通过联轴节连接的升降伺服电机，所述升降伺服电机与所述伺服驱动器线路连接。[0009]进一步所述相对编码器通过联轴节连接有超喂辊；超喂变频器通过线路连接有超喂电机；复捻变频器通过线路分别连接有复捻电机和刹车制动单元；初捻变频器通过线路连接有初捻电机。[0010]进一步所述PLC控制器通过线路与可视化控制终端连接。[0011]本实用新型的有益效果[0012]( I)确保超喂辊实际速度与理论速度的一致性，从而确保纱线捻度，并且可以准确的记录当前纺纱长度。[0013](2)嵌入式运动控制器通过其内部定时中断可以精确定时到不低于Ims的定时精度要求，可以满足钢领板的实时运动控制需求，实时读取高精度绝对编码器来获取当前钢领板的位置，实现对钢领板纺纱成形的精确位置控制。[0014](3)复捻锭子在停车阶段由于质量大惯性高，单独的气动刹车很难将其刹住，通过加入电气刹车制动单元，停车刹车阶段实现了电气刹车与气动刹车相结合的控制模式，确保锭子在停车制动时刹车的可靠性，确保纱线停车尾纱质量。
[0015]图I为本实用新型基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统的示意图。[0016]图中I-PLC控制器，2-计数器模块，3-第一通信模块，4-DI0模块，5-第二通信模 ±夹，6-嵌入式运动控制器，7-相对编码器，8-伺服驱动器，9-超喂变频器，10-复捻变频器，11-刹车制动单元，12-第一初捻变频器，13-第二初捻变频器，14-绝对编码器，15-升降伺服电机，16-超喂电机，17-复捻电机，18-左侧初捻电机，19-右侧初捻电机，20-超喂棍， 21-触摸屏。
具体实施方式
[0017]以下结合图I和实施例对本实用新型做进一步描述。[0018]如图I所示本实用新型一种基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统，其特征在于，包括PLC控制器I、相对编码器7、绝对编码器14、伺服驱动器8、超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13、嵌入式运动控制器6 ；[0019]所述PLC控制器I包括计数器模块2、第一通信模块3、DIO模块4、第二通信模块 5 ；[0020]所述计数器模块2信号输入端与相对编码器7的信号输出端通过屏蔽电缆连接；[0021]所述第一通信模块3信号输入端与嵌入式运动控制器6的一个信号输出端通过 RS485连接；所述第一通信模块3的信号输出端与嵌入式运动控制器6的一个信号输入端通过RS485连接；[0022]所述DIO模块4的信号输入端分别与所述伺服驱动器8、超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13的一个信号输出端通过继电器控制线路连接，该DIO模块4的信号输出端分别与所述伺服驱动器8、超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13的一个信号输入端通过继电器控制线路连接；[0023]所述第二通信模块5的信号输入端分别与所述超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13的一个信号输出端通过RS485总线连接；第二通信模块 5的信号输出端分别与超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13的另一个信号输入端通过RS485总线连接；所述超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13的另一个信号输出端分别与超喂电机16、复捻电机17、左侧初捻电机18、右侧初捻电机19的电机电缆线路连接。[0024]所述嵌入式运动控制器6 (来自北京天高智机技术开发公司捻线机专用运动控制器TG008)的另一个信号输出端与伺服驱动器8的另一个信号输入端通过嵌入式运动控制器6的接口转接板与伺服驱动器8的控制屏蔽电缆线路连接；嵌入式运动控制器6的另一个信号输入端与绝对编码器14的信号输出端通过嵌入式运动控制器6的接口转接板线路连接；该绝对编码器14通过联轴节与升降伺服电机15连接。[0025]所述PLC控制器I最终通过线路与可视化控制终端连接，该可视化控制终端可以是工业可靠的触摸屏21 ;它直接通过TAG标签的模式与PLC控制器I进行数据的交互，用于完成用户的启机、停机等操作及完成用户的工艺参数设置等。[0026]PLC控制器I与嵌入式运动控制器6作为控制核心用于完成玻捻机电控系统的所有电气回路控制，同时实现对相对编码器7、绝对编码器14码值获取，超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13状态值的获取及频率控制，伺服驱动器的控制；超喂变频器9、复捻变频器10、第一初捻变频器12、第二初捻变频器13分别控制对应的超喂电机16、复捻电机17、左侧初捻电机18、右侧初捻电机19 ;伺服驱动器8用于驱动升降伺服电机15，升降伺服电机15的位置由绝对编码器14获取，超喂电机16转速由相对编码器7获取。[0027]具体地，通过RS485总线，PLC控制器I将钢领板成形工艺参数发送给嵌入式运动控制器6 ;PLC控制器I通过RS485总线接口可以准确的向第一初捻变频器12、第二初捻变频器13、复捻变频器10、超喂变频器9发出变频频率，对分别与其相连的左侧初捻电机18、 右侧初捻电机19、超喂电机16、复捻电机17、超喂电机16进行变频调速；PLC控制器I通过 DIO模块4读取DI信号获取第一初捻变频器12、第二初捻变频器13、复捻变频器10及超喂变频器9的故障报警状态，通过读取DI信号可在紧急停车状态情况下切断变频器输出，确保系统控制的安全可靠性。[0028]PLC控制器I通过计数器模块2获取高精度相对编码器7测量的当前超喂辊20 转速，一方面通过此实际速度对超喂电机16进行速度闭环控制，确保超喂辊20实际速度与理论速度的一致性，从而确保纱线捻度，另外通过记录此速度，可以准确的记录当前纺纱长度。[0029]嵌入式运动控制器6的核心功能是实现对钢领板的高速精确成形控制。嵌入式运动控制器6的主频可以根据实际功能需求进行定制，通过其内部定时中断可以精确定时到不低于Ims的定时精度要求，可以满足钢领板的实时运动控制需求。它通过RS485总线获取PLC控制器I下发的用户成形工艺参数，通过实时读取高精度绝对编码器14来获取当前钢领板的位置，实现对钢领纺纱成形的精确位置控制，同时将钢领板的位置通过RS485 总线传递给PLC控制器I供触摸屏21实时显示当前位置。[0030]复捻电机17在停车阶段由于纺纱质量大惯性高，单独的气动刹车很难将其刹住， 本电控系统在设计时，通过加入与复捻变频器10线路连接的电气刹车制动单元11，停车刹车阶段实现了电气刹车与气动刹车相结合的控制模式，确保锭子在停车制动时刹车的可靠性，确保纱线停车尾纱质量。
权利要求1.一种基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻抢机电控系统,其特征在于包括PLC控制器、嵌入式运动控制器、相对编码器、绝对编码器、伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器； 所述PLC控制器包括计数器模块、第一通信模块、DIO模块、第二通信模块，所述计数器模块与相对编码器线路连接，所述第一通信模块与嵌入式运动控制器线路连接，所述DIO模块分别与所述伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器和初捻变频器线路连接，所述第二通信模块分别与所述超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器线路连接； 所述嵌入式运动控制器通过线路分别与绝对编码器和伺服驱动器线路连接； 还包括与绝对编码器通过联轴节连接的升降伺服电机，所述升降伺服电机与所述伺服驱动器线路连接。
2.按照权利要求I所述的玻捻机电控系统，其特征在于所述相对编码器通过联轴节连接有超喂辊；超喂变频器通过线路连接有超喂电机；复捻变频器通过线路分别连接有复捻电机和刹车制动单元；初捻变频器通过线路连接有初捻电机。
3.按照权利要求I所述的玻捻机电控系统，其特征在于所述PLC控制器通过线路与可视化控制终端连接。
专利摘要本实用新型基于PLC控制器与嵌入式运动控制器的玻捻机电控系统，包括PLC控制器、嵌入式运动控制器、相对编码器、绝对编码器、伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器；所述PLC控制器包括计数器模块、第一通信模块、DIO模块、第二通信模块，计数器模块与相对编码器线路连接，第一通信模块与嵌入式运动控制器线路连接，DIO模块分别与所述伺服驱动器、超喂变频器、复捻变频器和初捻变频器线路连接，第二通信模块分别与所述超喂变频器、复捻变频器、初捻变频器线路连接；嵌入式运动控制器通过线路分别与绝对编码器和伺服驱动器线路连接。本实用新型可以确保玻捻机精度、并可以提高系统运行的可靠性。
文档编号D01H1/20GK202815503SQ20122032321
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者王移川, 梁军, 章怀恩, 辛东生, 张亚飞 申请人:北京天高智机技术开发公司, 中国运载火箭技术研究院