应用现场总线和伺服控制实现裁断精度的控制系统

　　本文主要阐述一种应用现场总线和伺服控制技术来实现较高定长裁断精度的控制系统。系统的运行指标如下：
　　l 高运行速度不低于30m/ min;
　　l 设定长度大于lm时，定长剪切误差小于2 ‰;
　　l 切割端面倾斜度和光洁度以满足下段工序的要求为标准。
　　裁断系统的设备组成及功能简介

图1 裁断系统机械部分示意图

　　机械部分组成
　　裁断系统由如图1所示几部分组成，下面分别介绍它们的组成和功能。
　　1-传送带伺服电机 2-裁刀电机
　　3-刀架伺服电机 4-刀架直线导轨
　　5-传送皮带 6 -超声波传感器
　　裁断装置由定长输送装置、裁刀装置、压胶装置、刀架转动装置等组成。定长输送装置的结构为低台式，传送带由交流伺服电动机驱动，可满足裁断定长精度高的要求，速度在一定的范围内可进行高精度无级调速。裁刀装置由裁刀刀架和刀架传动装置两部分组成，裁刀、微型气缸和电机安装在裁刀刀架上，裁刀刀片在电机带动下高速旋转，由微型气缸带动升降，裁胶时放下，回程时抬起，裁刀刀架在由伺服电机拖动的力士乐高精度直线运动导轨上来回移动以切割胎面。压胶装置为海绵滚筒和由气缸带动的能够抬起和压下的压刷，是为了在裁断过程中压住胎面以免打滑。整个裁刀传动装置可绕一垂直心轴转动，从而调整裁断角度。
　　冷却后的胎面经贮存槽进入裁断定长输送皮带上，在贮存槽上方装有超声波传感器，检测胎面贮存的程度，使运输带以不同的速度运行;传送带伺服电机启动运行，同时直接装在轴上的旋转编码器开始脉冲计数，电机拖动输送皮带向前行进，当胎面长度达到预设值时，运输带经减速后停止运行;此时压胶装置压刷在气缸带动向下压紧胎面，刀架伺服电机带动刀架从初始端快速沿直线导轨向另一端行进并裁切胎面;在裁切胎面的过程中，喷水电磁阀动作并向切刀喷水，切割完毕后，压胎面装置升起、切刀抬起，直线导轨上的裁断刀架退回到初始位置并停止运行、喷水电磁阀停止喷水，同时切刀放下，一切恢复到初始状态，以便再次启动。
　　电气控制部分组成
　　该控制系统采用Profibus现场总线传输效率最高的单主站线型网络拓朴结构，网络拓扑结构如图2所示。根据整条生产线的要求，选用了西门子s7-315-2dp为主控plc，其中plc作为dp主站。2台驱动电机的力士乐dkc伺服控制器和2个绝对位移编码器接入力士乐clm1.4-lap位置控制器，位置控制器本身带有dp接口，可以直接连接在profibus总线上，作为现场总线控制系统的从站，并且可通过主站完成远程参数配置。控制台上各种操作和显示要求较多，裁断长度的设定与实际值，刀架左右移动的行程及速度，手动控制信号，以及某些系统参数的修改通过tp270来完成，tp270是西门子公司的基于windows平台的功能强大的操作终端。

　　裁断系统的检测装置包括各类非接触式行程开关、超声波传感器和绝对位移编码器等，用于测量机械位移、运行速度，保证了裁度伺服控制系统有序、安全、可靠的运行。状态检测信号接入力士乐位置控制器clm开关量输入口（端子x3中的e1－e16），包括切刀、压刷的抬起与落下到位信号，刀架左右限位信号，刀架定位原点等。切刀、压刷、喷蒸汽阀的动作由开关量输出口（端子x4中的a1－a16）输出控制。超声波传感器安装于定长传送带前端与前级胎面运输带后端的贮存槽内，其检测到的胎面在贮存槽位置高低信号（0－10v）通过模拟量输入口输入到plc。分别检测传送皮带和刀架位置的两个位移编码器接入位置控制器clm（端子x1、x2）。