西門子運(yùn)動(dòng)控制器SIMOTION收放卷應(yīng)用介紹

1、SIMOTION D Winder包應(yīng)用介紹于長(zhǎng)波摘要：SIMOTION提供了一個(gè)可以應(yīng)用于大部分開卷曲功能的應(yīng)用包，其中包含了多種控 制方式，多種卷徑計(jì)算方法以及張力錐度、斷帶檢測(cè)等功能。但全面的同時(shí)帶來了應(yīng)用結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)眾多等問題。本文根據(jù)以往的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)對(duì) Winder包的應(yīng)用進(jìn)行一下應(yīng)用介 紹，分為卷曲的基本原理、控制方式、程序結(jié)構(gòu)、應(yīng)用步驟四個(gè)部分。關(guān)鍵詞：SIMOTION 開卷曲1 開卷曲的基本原理開卷曲的控制要求可以概括為通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來控制材料上的張力，使張力不變或按 照一定的曲線減?。磸埩﹀F度）。從電機(jī)轉(zhuǎn)矩到材料張力，這之間存在以下影響因素。首先就是卷徑，這是開卷曲控

2、制最重要的一個(gè)參數(shù)，對(duì)其要求就是“穩(wěn)”和“準(zhǔn)”。卷徑 計(jì)算可以大致分為速比法、厚度累積法和外部測(cè)量法。速比法是檢測(cè)同一時(shí)刻下卷軸的轉(zhuǎn)速和材料的線速度，兩者相除即得到直徑，這種方法實(shí)時(shí)性好，但穩(wěn)定性欠佳。在此基礎(chǔ)上衍生出積分法和位置計(jì)算法，兩者就是將一定時(shí)間內(nèi)卷軸的角度位移與材料的位移相除，然后按一定的斜坡輸出。區(qū)別在于積分法是用速度的 積分得到角度位移和材料位移，而位置計(jì)算法是直接取軸的位置值做計(jì)算。這種方法穩(wěn)定 性好，實(shí)時(shí)性與直徑計(jì)算的更新周期有關(guān)。厚度累積法是根據(jù)卷軸的圈數(shù)和材料的厚度計(jì)算的一種方法，即卷軸每轉(zhuǎn)一圈直徑增加 2 倍的材料厚度，然后按照一定的斜坡輸出。這種方法穩(wěn)定性非常好，但

3、準(zhǔn)確性與材料厚度 的準(zhǔn)確性有很大關(guān)系，這里所說的材料厚度并不是指材料本身的實(shí)際厚度，而是材料的實(shí) 際厚度加上材料之間縫隙的厚度，即與松緊度有關(guān)。外部測(cè)量法就是用傳感器直接測(cè)量卷軸的實(shí)際直徑，可分為接觸式和非接觸式，常見的接 觸式傳感器有編碼器和位移傳感器，非接觸測(cè)量傳感器有激光、微波等。由于測(cè)量數(shù)值與 實(shí)際的直徑可能是非線性的，所以要對(duì)測(cè)量值做非線性處理。其次是對(duì)轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償，主要是加減速補(bǔ)償和摩擦補(bǔ)償。加減速補(bǔ)償指的是當(dāng)材料在加速或 減速時(shí)電機(jī)要提供額外的轉(zhuǎn)矩對(duì)卷軸進(jìn)行加減速，其大小與開卷曲機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和 加減速度有關(guān)；其方向與工作方式（是開卷還是收卷）和出料方向（材料是在卷軸的上方 還

4、是下方）有關(guān)。機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量包括電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、減速機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、卷軸的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，除了材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量外其他對(duì)象的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在工作過程中是 不變的，我們可以稱為固定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于材料的密度、寬度和直徑， 由于在工作過程中直徑是一直變化的，所以這部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以稱為變化的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。另 外材料的密度也不是指材料本身的密度，也要考慮材料之間的縫隙。最后是摩擦補(bǔ)償，指的是機(jī)械系統(tǒng)的摩擦，摩擦轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān)，一般會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而 加大，其方向與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。此外，有些時(shí)候需要考慮材料在開卷曲時(shí)由于形變而需要的額外轉(zhuǎn)矩，如一些比較厚的金 屬板等。（ Simot

5、ion Winder 包沒有提供相關(guān)的補(bǔ)償，需要在設(shè)定張力上自己做補(bǔ)償）2. Simotion Winder 包提供的開卷曲控制方式Simotion Winder 包提供的控制方式大體可分為三類：間接張力控制、張力閉環(huán)控制和恒速 控制。其中張力閉環(huán)控制按張力反饋的不同可分為張力傳感器閉環(huán)控制和跳舞輥閉環(huán)控制，同時(shí)按控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方式不同又可分為轉(zhuǎn)矩限幅控制和速度調(diào)整控制。所以Simoti on恒速控制間接張力控制Winder包中提供六種開卷曲控制方式，見下圖控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩可以有兩種方式，即調(diào)整速度和轉(zhuǎn)矩限幅。轉(zhuǎn)矩限幅的方式是使速度環(huán)飽和電機(jī)處于轉(zhuǎn)矩限幅的狀態(tài)，通過直接調(diào)整轉(zhuǎn)矩限幅值 來控制電機(jī)

6、的輸出轉(zhuǎn)矩。速度調(diào)整的方式是使速度環(huán)不飽和，電機(jī)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。調(diào)整速度給定后由于 材料的耦合實(shí)際速度沒有改變，而使速度環(huán)的積分部分相應(yīng)調(diào)整，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的輸 出轉(zhuǎn)矩。但這種調(diào)整方式只能用于張力閉環(huán)的控制。為了更好的解釋這種調(diào)整方式，以收卷為例描述一下調(diào)整的過程。實(shí)際張力比設(shè)定張力小 張力PID輸出一個(gè)正附加速度 實(shí)際速度不變使速度環(huán) 積分增加 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩增加 實(shí)際張力增加 張力PID輸出減小實(shí)際張力與設(shè)定張力相等張力PID輸出為零2.1間接張力控制間接張力控制是一種對(duì)張力的開環(huán)控制，也是閉環(huán)張力控制的基礎(chǔ)。這種控制方式是通過速度飽和轉(zhuǎn)矩限幅來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。通過在材料的線速度上附加一個(gè)

7、給定的線速度（velocity override這里稱為飽和速度），使卷曲軸的速度環(huán)飽和。即開卷時(shí)減去附加線速度，使材料的線速度大于卷曲的線速度；收 卷時(shí)加上附加線速度，使材料的線速度小于卷曲的線速度。設(shè)定的張力、當(dāng)前直徑和加減速轉(zhuǎn)矩等因素計(jì)算得出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并做為電機(jī)轉(zhuǎn)矩的限幅值，同時(shí)計(jì)算的轉(zhuǎn)矩給到開卷曲電機(jī)的轉(zhuǎn)矩預(yù)控上，使卷曲軸快速達(dá)到轉(zhuǎn)矩限幅。功能圖 如下：WnMer umiB九芒匸呂罠iporV飽和速度.EeMlIFPQA3B4lnk3<l« f-CMcSh 刼n* rinFTAcVniSpwtii 祺 pokMWndfrig aKl«jevfir-idden

8、IpMd 理glEVHH崛切Indc on m kc張力給定ScIfKNM prepriratlafi p yeriietL*t iTorqiLHTorw bnnilirin £E£AtfilOTf inrqpij*T juie NvhLl>W轉(zhuǎn)矩預(yù)控 preMfrlHWd B-Wl 冒uw: a 雪1irnrts1轉(zhuǎn)矩限幅Wbndlngc)flv«2.2張力閉環(huán)控制張力閉環(huán)控制是在間接張力控制的基礎(chǔ)上增加一個(gè)張力反饋，與張力給定經(jīng)PID控制器輸出調(diào)整信號(hào)。如果采用“轉(zhuǎn)矩限幅”的方式控制張力，則PID輸出附加到轉(zhuǎn)矩預(yù)控和轉(zhuǎn)矩限幅上。如果采用“速度調(diào)整”的方式

9、控制張力，則PID的輸出附加到速度給定上。同時(shí)飽和速度設(shè)為零。因?yàn)椤八俣日{(diào)整模式”下卷曲軸的速度環(huán)不是飽和的，而是通過附加一 定的速度來調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。與間接張力控制相比，張力閉環(huán)控制可以通過PID調(diào)整消除張力誤差。誤差來自以下幾個(gè)直徑計(jì)算不準(zhǔn)。如采用厚度累加法時(shí)，由于厚度值不準(zhǔn)確而產(chǎn)生累積誤差摩擦測(cè)量不準(zhǔn)。系統(tǒng)的摩擦受很多情況影響，如潤滑、保養(yǎng)等轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不準(zhǔn)。材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量受材料的密度影響最大，而減速機(jī)和卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量無論是計(jì)算得出還是測(cè)量得出都可能有一定的誤差。功能圖如下：張力反饋Wincunfl axifMastet曲館 T Hl 11.1*11'OWRfTdR訃誨 I fide

10、Cartig T pe> rlSOwndiiFpod 忌 s.rtJ*iE 貳-_ks-KHMrLj hm2aiaiTiBUDdCLldLlllL養(yǎng)応片黑mj-vl"CakLiaton>5>ecd wLpi>ii< Wilderiu晰 kidli*FEWrder*Gpaui*cmcn f*iuoFflWner dcE/JutPIQPID控制器Winding drive幵"ZnTIcriBcnSsIpontSetpoint prciffirMtonPh -伽£6 MiRirVT&fQUt praeanttrcihVarLNa k

11、rmttnfrnR-mniTgi!FOiSijJlgTorq犢u)r«a ilmiK<FFWr|nfW> ffliq. iH iinnmnAgwu> 右FBW mttec tflra.ieiiimlHyKrtwe2.3跳舞輥閉環(huán)控制控制上與張力閉環(huán)控制相似，只不過張力的反饋是通過跳舞輥以位置的形式表達(dá)。位置設(shè) 定值一般設(shè)定在50%左右，即保證跳舞輥在整個(gè)活動(dòng)空間的中間上下波動(dòng)，這樣系統(tǒng)會(huì)有 一定的緩沖。張力的給定通常通過一個(gè)比例閥控制的汽缸向跳舞輥施加一個(gè)壓力來實(shí)現(xiàn)。F:材料張力;a:角度;G:跳舞輥重力;P:向跳舞輥施加的壓力;?+ ? F =?2 cos 2比例

12、閥的模擬量給定與跳舞輥的壓力p之間的影響因數(shù)有系統(tǒng)的氣壓以及汽缸的缸徑。當(dāng)改變張力時(shí)，可將張力以附加轉(zhuǎn)矩的形式通過張力設(shè)定值給到開卷曲軸上，使張力改變時(shí)系統(tǒng)可以快速的達(dá)到平衡，減少 PID調(diào)節(jié)時(shí)間。功能圖如下：Master gx ifiJUlrF"lliDdm5-la -13-?位置反饋D<sn>rterli ItpMdlwtnd*0M>rtxgml I'sl'saiiWi rid er drive6d94Mn1 nrspratiiDfi-intor7rfiFfRFGpmnrrn ji"|i h u»ip位置PID控制器PC創(chuàng)的E

13、ontnolle-rErrEontrgj比仲ii嚴(yán)如閔tyim Bfliycini-TOAindir'-"" tergnx Sclp&ntSctpont IRFGT o roue2.4恒速控制恒速控制將材料的給定速度作為收放卷的給定速度，材料上的張力靠一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。 這種控制方式只控制收放卷的速度，張力的大小取決于夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的摩擦力。功能圖如下：3. WINDER程序包的結(jié)構(gòu)程序包括一個(gè)功能塊 FBWinder和一個(gè)結(jié)構(gòu)sWinderConfig。FBWinder功能塊中又調(diào)用了其他幾個(gè)功能塊，sWinderConfig結(jié)構(gòu)中又包含了其他幾個(gè)結(jié)構(gòu)。具體

14、如下：myFBEnablelmerfaeo功能塊的數(shù)據(jù)與轆的數(shù)搖連接.如速曉給定、 轉(zhuǎn)矩限ts值、實(shí)際速度、實(shí)際加連度等myFBDiameterCalculaticn卷栓計(jì)算UFBWindermy F B To rquePre Control電忙轉(zhuǎn)柜計(jì)穿一包括張力轉(zhuǎn)矩“加減速轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算）、墜擦轉(zhuǎn)矩nmyFBTaperCharacteristic張力錐度控制.myFBTechnologyController工藝控制器：包括張力設(shè)定斜坡函數(shù)戻生器、 卩ID控制器、PTD控制器KP詞節(jié)“其他斷帶檢測(cè)、定長(zhǎng)停車、違底環(huán)KP調(diào)節(jié)、功能塊 故菇信息匕sDiam Config與互栓計(jì)算相黃數(shù)據(jù).如：

15、最大直徑最小直 輕、直徑汁算的最小線速度和靈卜甬誼度、材 料星燮、涯液時(shí)間等ns MomentConfig與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)篦相關(guān)數(shù)據(jù)如：材料的密度、 寬岌、收放連機(jī)構(gòu)的減速比、電機(jī)轉(zhuǎn)芒慣量、 卷簡(jiǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、拿擦補(bǔ)償相關(guān)數(shù)據(jù).s WinderConfigsTensionTaperConfig與張力錐匿計(jì)算相關(guān)歎捋：如：錐匿比箜.錐 度開始直徑、雛變結(jié)束直徑等。sTechnolcgyController Config與工藝控制署期關(guān)數(shù)抿：PID參救、張力 給定的上升時(shí)間和下降時(shí)間.sWeb BreakDetect on與斷帶檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，如：檢測(cè)曙值匚其他T卷取雜速艮、協(xié)速度的卑它、館和逮匿"

16、;線 性軸的直徑.實(shí)際的材料辰量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)名稱數(shù)據(jù)類型描述3.1 FBWi nder輸入接口說明FALSE功能塊不執(zhí)行；TRUE程序與軸的接口打開，執(zhí)行開卷曲數(shù)據(jù)計(jì) 算，如果數(shù)據(jù)計(jì)算有錯(cuò)，則中斷計(jì)算并給出對(duì)應(yīng)故 障代碼。更改數(shù)據(jù)后需再次檢測(cè)上升沿后才能執(zhí)行 計(jì)算。en ableBOOL開卷曲軸（速度軸或位置軸）；wi nderAxisANYOBJECT如果采用轉(zhuǎn)矩限幅，需要激活軸的工藝數(shù)據(jù);開卷曲軸只能為實(shí)軸。線性軸（速度軸或位置軸或外部編碼器） 如果沒有一個(gè)工藝對(duì)象與之對(duì)應(yīng)，可以通過給定以 下變量來實(shí)現(xiàn)功能。lin eAxisANYOBJECTsWin derCo nfig.li ne

17、Speed:材料的線速度；sWin derC on fig.li neAcceleratio n:材料的線加速度;sWin derCo nfig.li neFeedback:材料的位置；（只在采用基于位置的卷徑計(jì)算方法時(shí)用）線性軸可以為實(shí)軸也可以為虛軸，但必須為線性 軸。con trolModeeCon trolModeType選擇開卷曲的控制方式：INDIRECT_TENSION_CONTRO1接張力控制；DANCER_CONTROL_SPEED_SETPOINT_ ADAPTION: 速度調(diào)整跳舞輥閉環(huán)控制；DANCER_CONTROL_TORQUE_LIMIT 通過 轉(zhuǎn)矩限幅 跳舞輥閉環(huán)

18、控制；TENSION_CONTROL_SPEED_SETPOINT_ADAPTON:速度調(diào)節(jié)張力傳感器閉環(huán)控制；TENSION_CONTROL_TORQUE_LIMIT通過轉(zhuǎn)矩限幅張力傳感器閉環(huán)控制；CONSTANT_V_CONTF恒速控制。typeOfWi ndereWi ndi ngModeType開卷曲模式：UNWIND_FROM_ABO上開卷； UNWIND_FROM_BELC下開 卷; REWIND_FROM_ABOVE 收卷； REWIND_FROM_BELC下收 卷; 只有在enable = FALSE 或 軸停止且ctrlEnable =FALSEctrlBusy = FALS

19、E 時(shí)才能更改此參數(shù)。typeOfWi ndereWi ndi ngModeType開卷曲模式：UNWIND_FROM_ABO上開卷； UNWIND_FROM_BELO下開 卷; REWIND_FROM_ABOVE 收卷； REWIND_FROM_BELOW收 卷; 只有在enable = FALSE 或 軸停止且ctrlEnable =FALSE ctrlBusy = FALSE 時(shí)才能更改此參數(shù)。TaskmodeeTaskNameType功能塊的執(zhí)行周期：SERVO_SYNCHRONOUS_T伺服周 期; ipo_synchronous_taSK補(bǔ)周期； IPO_SYNCHRONOUS_T

20、ASK插補(bǔ)周期 2； TIMER_INTERRUPT_TASK :時(shí)間中斷。卷徑計(jì)算方式選擇：DIAM_CALC V/F 速比法； eDiamModeDIAM_CALC_INTEGRAL積分法；selectDiamModeTypeDIAM CALC POSITION位置計(jì)算法；DIAM_THICKNESS_ADDITION厚度累加法； DIAM_EXT外部測(cè)量法。tension TaperModeeTaperCharModeType張力錐度方式：TAP_CHAR_NO_TAPE無 錐度； TAP_CHAR_LINEAF線 性錐度； TAP_CHAR_HYPERBOLIC _雙 曲線 1 錐度；

21、 TAP_CHAR_HYPERBOLIC_雙曲線 2 錐度； TAP_CHAR_TABLE用表格自定義錐度。功能塊的操作模式：AXIS_CONTROL軸控制，控制數(shù)據(jù)后直接控制開卷 eWin der曲軸；FBModeFBModeTypeNO_AXIS_CONTROLE軸控制，只計(jì)算出控制數(shù)據(jù)但不控制開卷曲軸，可另外編程將控制數(shù)據(jù)給到開卷 曲驅(qū)動(dòng)。ctrlE nableBOOLFALSE不激活開卷曲操作；TRUE激活開卷曲操作，可用于控制建張；TRUE設(shè)定當(dāng)前卷徑值。setDiamCalcBOOL只有在 enable = FALSE 或軸停止且 ctrlEnable=FALSE ctrlBusy

22、 = FALSE 時(shí)才能更改此參數(shù)。diamSetValREAL卷徑設(shè)定值。actValuePIDREALPID控制器實(shí)際值。diamExtValholdDiamCalcBOOLTRUE當(dāng)前卷徑鎖定。卷徑計(jì)算的值保持不變。blockPIDCorrectio nBOOLTRUE PID控制器輸出不附加到速度/轉(zhuǎn)矩給定上。 即PID控制器不參與調(diào)整。FALSE PID控制器輸出附加到速度/轉(zhuǎn)矩給定上。即 PID控制器參與調(diào)整。張力設(shè)定值。轉(zhuǎn)矩限幅張力反饋閉環(huán)控制：張力設(shè)定值作為PID控制器的給定值和附加轉(zhuǎn)矩；間接張力控制和跳舞輥閉環(huán)控制：張力設(shè)定值作為附加轉(zhuǎn)矩；positi on Setpo in

23、tREAL位置設(shè)定值。只在跳舞輥控制下有效，作為PID控制器的給定值。lin eSpeedActValueLREAL材料線速度。只在恒速控制下使用卷徑測(cè)量值。只在卷徑計(jì)算為外部測(cè)量（DIAM_EXT時(shí)使用故障代碼，Winder手冊(cè)中有響應(yīng)代碼對(duì)應(yīng)的故障信 息。3.2 FBWin der輸入輸出接口說明參數(shù)名稱數(shù)據(jù)類型描述卷徑存儲(chǔ)值，需要連接一個(gè)掉電保持的變量。LatchDiamCalcREAL當(dāng)發(fā)生設(shè)備斷電、斷帶、卷徑計(jì)算錯(cuò)誤等情況時(shí)保存當(dāng)前卷徑值。sWin derCo nfigsWin derCon figType開卷曲控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3.3 FBWin der輸出接口說明參數(shù)名稱數(shù)據(jù)類型描述

24、FALSE功能塊沒有激活； busyB°°LTRUE功能塊激活。activeBOOLFALSE開卷曲沒有激活；TRUE開卷曲激活，速度、轉(zhuǎn)矩設(shè)定值寫到軸的給 定值中。FALSE工藝控制器沒有激活；CtrlBuSyB°°LTRUE工藝控制器激活，驅(qū)動(dòng)開始建張。errorBOOLFALSE功能塊沒有故障； TRUE功能塊執(zhí)行出現(xiàn)故障。kpAdaption RatioWORD速度控制器KP調(diào)節(jié)比例值。4000H = 100%diameterREAL當(dāng)前卷徑DWORDerrorld參數(shù)名稱數(shù)據(jù)類型描述diameterFactorREAL卷徑因數(shù)，即當(dāng)前收放卷周長(zhǎng)

25、的倒數(shù)，用于轉(zhuǎn)換開 卷曲的線速度和角速度。velocityREAL開卷曲軸的給定角速度。additiveVelocityREAL開卷曲軸的附加線速度。包括飽和速度（通過轉(zhuǎn)矩 限幅控制張力）和 PID輸出（通過速度調(diào)節(jié)控制張 力方式）PID控制器輸出。（值為轉(zhuǎn)矩或線速度，分別對(duì)應(yīng)co ntrollerOutPutreal轉(zhuǎn)矩限幅方式和速度調(diào)節(jié)方式）additiveTorqueREAL開卷曲軸的附加轉(zhuǎn)矩。FALSE不計(jì)算附加轉(zhuǎn)矩； additiveTorqueActiveBOOLTRUE 計(jì)算附加轉(zhuǎn)矩。torqueLimitNegativeLREAL轉(zhuǎn)矩限幅下限值torqueLimitNegati

26、veFALSE不計(jì)算轉(zhuǎn)矩限幅下限值；ActiveBOOLTRUE不計(jì)算轉(zhuǎn)矩限幅下限值。torqueLimitPositiveLREAL轉(zhuǎn)矩限幅上限值torqueLimitPositiveFALSE不計(jì)算轉(zhuǎn)矩限幅上限值；ActiveBOOLTRUE不計(jì)算轉(zhuǎn)矩限幅上限值。webBreakBOOLFALSE無斷帶信號(hào)； TRUE斷帶檢測(cè)信號(hào)激活。4. 應(yīng)用步驟4.1集成庫文件開卷曲的控制程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以庫文件形式提供給用戶的，庫文件的名稱為“LCo nLib”，文件類型為“ XML"。將庫文件集成到自己的項(xiàng)目中有兩種方法：拷貝例程中的庫到自己的項(xiàng)目中，或者在自己的項(xiàng)目中導(dǎo)入庫文件。庫文件

27、及例程都在SCOUT軟件的安裝文件中。目錄為：SCOUT4 .4_HF2SCOUTDVD1Utilities_Applicatio nssrcApplicatio nsCo nverti ng_Wi nder4.2建變量要建三個(gè)基本的變量：開卷曲功能塊，數(shù)據(jù)類型為FBWi nder，全局變量；開卷曲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)類型為 sWin derCo nfigType，全局變量；卷徑鎖存值，數(shù)據(jù)類型為 REAL掉電保持型全局變量。建立變量之前要連接庫文件 LconLib。ST和LAD兩種語言例程如下：Declaration exainpl« in STDeclaration example in

28、LADlit PbiOCJ_VAHIWTEF?FAGE(t- impodUSELiB LMLib;VAR GLOBALfbV*lnd&rCoiirci. FBWindecq sWin derC&nfig:sWi rxlerCof IjjTy m :END VAR“I”VAR GLOBAL RET AIM(jr32l ilchOirpfiter-尺 Fl :ENDVARENDJNTERFACE口兩村1IQ lylW | SMmm |叵削并朝tMm Cwwcliom |INTf Rf ACC l|ex|p!*rted de£laiBfti*fi|T#a-'nIF*

29、LItbra：LSi工其中的“ fbWinderControl和gsWinderConfig"為例程中的變量名稱，在之后的內(nèi)容中涉及變量時(shí)都采用這個(gè)變量名稱。4.3建卷曲軸和線性軸 卷曲軸卷曲軸可以為速度軸也可以為位置軸，但如果卷徑計(jì)算采用位置計(jì)算法，則卷曲軸要設(shè)為 位置軸，并且為旋轉(zhuǎn)軸。卷曲軸必須為一個(gè)實(shí)軸。建立好軸后要查看軸的速度單位，并且在程序中指定單位如果卷曲軸為速度軸，并且軸的屬性中顯示的單位如下:Physical quantityUnitIncrenwnts/poMtiofi1 QOOAJfltRatio%TrnesSpeedrpmAcceleration per rev

30、olutionUrnm2則在初始化程序中將卷曲軸的單位設(shè)定為rpm，程序如下:gsWi nderCo nfig . eUn itWi nderAxisVelocity := RPM ;如果卷曲軸為位置軸，并且軸的屬性中顯示的單位如下'因?yàn)榫砬S類型為位置軸中的旋AngleV/elocrtyisAngular accelerationAn guhr jerkUcp 冋口i/snintegrator gain1/s"則在初始化程序中將卷曲軸的單位設(shè)定為。轉(zhuǎn)軸，所以要看角度的速度，而不是speed。另外注意操作系統(tǒng)的語言，如果是中文，則此處會(huì)顯示“？ /s ”。/s，程序如下:gs

31、Wi nderCo nfig . eUn itWi nderAxisVelocity:= DEG_S ;432線性軸線性軸可以為速度軸，也可以為位置軸，如果設(shè)定為速度軸則需要在程序中設(shè)定線性軸的 直徑，以便系統(tǒng)計(jì)算處線性軸的線速度和線加速度。線性軸可以為一個(gè)實(shí)軸，也可以為一個(gè)外部編碼器或一個(gè)虛軸建立好線性軸后要查看軸的線速度單位和線加速度單位，并且在程序中指定單位如果線性軸為速度軸，并且軸的屬性中顯示的單位如下:SpMdrpmAcceleration per revolutionerk per revolutiDinl/min3Volta seVFresuencyHzTorqueNm首先要通過

32、設(shè)定你的線性軸的直徑來確定你的長(zhǎng)度單位。例如你的線性軸的直徑為170mm，如果想要把長(zhǎng)度單位設(shè)為“米”，則程序如下： gsWi nderC onfig . r32Li neAxisDiameter : = 0.17;因?yàn)榫€性軸已經(jīng)設(shè)置為速度軸，所以軸的速度單位要選擇rpm，從而確定線性軸的單位為M/Mi n,程序如下: gsWi nderCo nfig . eUn itLi neAxisVelocity := M_MIN ;因?yàn)檩S屬性中的加速度為1/s2，所以線性軸的線加速度單位為M/S2，程序如下: gsWi nderCo nfig . eUn itLi neAxisAcceleratio

33、n := M_S2 ;如果線性軸為位置軸或外部編碼器（無需在程序中設(shè)定線性軸的直徑，要在軸的機(jī)械參數(shù)中輸入周長(zhǎng)），并且軸或編碼器的屬性中顯示的單位如下:Physiol quantityUnitPositionmIncrenentsJpasitFon1 QOQ/unitVelocitynVsAcctle-roticnrrifS!肚mfs*Ratto%則線性軸的線速度單位為 M/s，線加速度單位為 M/s2，程序如下: gsWi nderCo nfig . eUn itLi neAxisVelocity := M_S;gsWi nderCo nfig . eUn itLi neAxisAccele

34、ratio n := M_S2 ;4.4加減速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償加減速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償就是要給功能塊指定整個(gè)開卷曲機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分為恒 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分和變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分。恒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分在程序中分為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、減速機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和空卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分指的是材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由功能塊通過 材料的卷徑、密度和寬度來計(jì)算。441恒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分恒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最好有機(jī)械設(shè)計(jì)人員給出，如果給不出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就要用驅(qū)動(dòng)中的“旋轉(zhuǎn)測(cè) 量”功能將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)出來。具體如下： 首先激活開卷曲驅(qū)動(dòng)的“旋轉(zhuǎn)測(cè)量”，選擇“帶編碼器的旋轉(zhuǎn)測(cè)量”¥ Teehnology controller=匚orrirniss

35、ioningi- - > Control panl k- > Devicetrate> Function generator! > Measuring function 卜， Automatic control Iler settingStationary/turning tneasureiTent-Communication+1DkgnosticJIBI1ZMaas: lpeyuuuLi|AiPtrifflctcrPurim ctertcirtUnhplH4fO|Rou師£ iWMursrTwnt confgwrB-wnniw»1W1羽3貳3 ci

36、 aracttriic ueed 心 celei ttne%Spgd.sMpt聊仙Kp.1967Sqe&lrlpt tJjrramic f&ctiw%The folawirq pararmctDr-E have to be conliqursd bcfcrc the rrcn-sjerert:Ncrt rwasursTcrl用驅(qū)動(dòng)的“控制面板”啟動(dòng)開卷曲電機(jī)，得到以下結(jié)果:Tke liiln-Mrii. j-i 尸憶問£ 冃尸 dsl何nriftri m打thhi& motor 如|啟 iiiTFir；刊inn其中 p341 為電機(jī)模型計(jì)算時(shí)得出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

37、。 P342 為折算到電機(jī)上系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比值。由于用測(cè)量的方法區(qū)分不了減速機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 所以在實(shí)際應(yīng)用中我們把減速機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量算到卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中，而將程序中減速機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)為零。卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J= (p324 - 1) ? ?341? ?2 假設(shè)減速比為 99.13，則程序如下： gsWinderConfig.sMomentConfig.r32GearRatio gsWinderConfig.sMomentConfig.r32JMot gsWinderConfig. sMomentConfig.r32JFix gsWinderConfig.sMome

38、ntConfig.r32JMandrel 4.4.2 變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分其中 n 為減速比）變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部分需要設(shè)定材料的密度和寬度，假設(shè)材料的密度為1.3M ，則程序如下：:= 99.13;:= 3.6547 ；:=0.0 ;:=22477.7;7900 Kg/M3，寬度為:= USER_DEFINED;:=7900.0;:=1.3;gsWinderConfig .sMomentConfig.eMaterialTypegsWinderConfig .sMomentConfig.r32DensitygsWinderConfig .sMomentConfig.r32Width4.5 摩擦補(bǔ)償摩擦補(bǔ)償指

39、的是對(duì)電機(jī)和折算到電機(jī)上的傳動(dòng)系統(tǒng)摩擦轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償，一般摩擦轉(zhuǎn)矩會(huì)隨 著轉(zhuǎn)速的增加而增加。由于機(jī)械設(shè)計(jì)上很難給出數(shù)據(jù)，所以要通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的“摩擦特 性”功能進(jìn)行測(cè)量。摩擦測(cè)量需要設(shè)定 10 個(gè)依次增加的速度值，系統(tǒng)會(huì)從小到大將電機(jī) 運(yùn)行到最大轉(zhuǎn)速，并測(cè)量各個(gè)點(diǎn)的摩擦轉(zhuǎn)矩。將轉(zhuǎn)速和摩擦轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的填寫到程序中， 開卷曲功能塊就會(huì)通過多項(xiàng)式計(jì)算出各個(gè)速度下的摩擦轉(zhuǎn)矩。程序中最多可以設(shè)定20 個(gè)點(diǎn)，如果想要更加精確的對(duì)摩擦轉(zhuǎn)矩進(jìn)線補(bǔ)償，可以做兩次摩擦測(cè)量，將兩次的速度值平 均分開?？傊疁y(cè)量的數(shù)據(jù)越多補(bǔ)償?shù)木驮骄_。最好先確定電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，即在線速度最大并且卷徑最小時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，把這個(gè)轉(zhuǎn)速作 為摩

40、擦測(cè)量的最大轉(zhuǎn)速，這樣可以使得到的數(shù)據(jù)全部有效。（如：在線速度最大且卷徑最 小時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm，但如果測(cè)量時(shí)將最大速度設(shè)置為2500rpm，貝V 18002500范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)功能塊就用不上）具體如下：亡Functions> Line contactor control->control> Intsgrated- > Flying-restart> Automatic restart在功能Functions目錄下找到“摩擦特性”。 > Vdc controllerFriicri cfraaiazSeriistc FS&：oidra of i

41、hs InGlion nharactBretc1CH.C0200DIDQ在程序中填寫數(shù)據(jù)時(shí)要注意，程序中的速度指的是開卷曲軸的轉(zhuǎn)速，而測(cè)量中輸入的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以要將測(cè)量中的轉(zhuǎn)速除以減速比，并先指定數(shù)據(jù)的數(shù)量。程序如下：gsWi nderCo nfig.sMome ntCon fig.u16Frictio nCurveE ntryNum := 10;gsWi nderCo nfig.sMome ntCo nfig.ar32Frictio nCurveAbscissa0 := 100.0 /99.13;:= 150.0/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar

42、32FrictionCurveAbscissa2 :=222.0/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa3 :=333.0/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa4 :=396.73/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa5 :=693.36/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbs

43、cissa6 :=990.0/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa7 :=1326.73/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa8 :=1663.37/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveAbscissa9 :=2000.0/99.13;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate0 :=12.8;:

44、= 13.68;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate2 :=15.0;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate3 :=18.04;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate4 :=18.17;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate5 :=22.04;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32Fric

45、tionCurveOrdinate6 :=22.17;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate7 :=22.39;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate8 :=25.16;gsWinderConfig.sMomentConfig.ar32FrictionCurveOrdinate9 :=26.95;4.6 開卷曲驅(qū)動(dòng)中的設(shè)置461取消堵轉(zhuǎn)檢測(cè)在開卷曲工作過程中，電機(jī)始終處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以要取消驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的堵轉(zhuǎn)檢測(cè)。我們可 以通過設(shè)置參數(shù)p2144為1來取消檢測(cè)

46、。462擴(kuò)展報(bào)文如果采用轉(zhuǎn)矩限幅的方式來控制轉(zhuǎn)矩，就要激活軸的工藝數(shù)據(jù)來添加報(bào)文。添加的報(bào)文用 于通過軸的命令給定驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩限幅上下限和附加轉(zhuǎn)矩以及讀取實(shí)際的轉(zhuǎn)矩值。所以激活 了工藝數(shù)據(jù)后在軸的數(shù)據(jù)中會(huì)增加轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)，但要注意的是這個(gè)轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的轉(zhuǎn)矩而不 是軸的轉(zhuǎn)矩，即沒有把減速比計(jì)算在內(nèi)。而在摩擦補(bǔ)償中的轉(zhuǎn)速是軸的轉(zhuǎn)速而不是電機(jī)的 轉(zhuǎn)速，即在轉(zhuǎn)速上是把減速比計(jì)算在內(nèi)的。具體如下：1 r iiibiiii mi iihviii iim mi an iii Configuration 1 Axis d拠 涵 Encoder| Uni特| Reference y引扁bl帯TechnologyNam

47、e:sFioujiianDrive吉甬售Rioc. cycle clock.IPOTypeAis type:Inrkd軸的屬性中Configuration選項(xiàng)卡，CortrotStandard (Dontrdonly)Functions選項(xiàng)，點(diǎn)擊“ Chang6'按鈕Drive assip-merlDrix;SIMAMICSrtt8grotmd.D_shoqi*BnAutm| 幽 |Drive interface:nterhce via PFlCiFIdri'/e telegiarnFuncOcmsJechnclogy data block:YesChange.Response

48、 to alamn:emo.e all enables default)51 HAM ICS Safety Irte grafted:MqFunctionsT/hriQ如曲冃 block | ResrF Technology data fclock.勾選“工藝數(shù)據(jù)”，并且確認(rèn)參考轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動(dòng)中的數(shù)值（p2003）要一致。點(diǎn)擊input/output后面的按鈕，可以看到具體擴(kuò)展的報(bào)文。Input/output:SINAM ICS_I ntegrated.D_shouiua nAdoi.TD BJN&rnraliMtionof the torque:._fh.Z122.07Nm(=)Assignment partner IN/OUTAAssiiginnieritAl二Allp2Free address input3QI&1JD12540卑c： If i -f.r lCS