Powerflex700在钢板自动定尺剪切模型中的设计与应用

分类：技术教程日期：2009-06-03 17:06:03 来源：中国传动网

摘要：本文介绍基于AB 公司Powerflex700变频器和ControlLogix5550控制器为核心，而组建的的精确钢板定尺模型在济钢中板厂钢板剪切自动定尺机系统中应用。

关键词：Powerflex700、自动定尺、ControlLogix5550

1.前言

　　济钢中板厂精整南线钢板定尺系统分别由2#定长、3#定宽、4#定长剪切机组成，实现钢板的最后成品工序。剪切的成品质量取决于钢板定尺系统的定尺精度。中板厂2007年10月对定尺系统实行了全面的技术改造，实现了基于Powerflex700精确定位在自动定尺机模型系统中应用。该模型综合了矢量变频、工业总线、多媒体人机接口、剪切数模、Powerflex700精确控制定尺技术等。该系统由20BC170AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3和 20BC105AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3两种型号的变频器。Rockwell RSLogix 5000控制器，图尔克绝对值总线编码器，设备网总线，执行电机组成。

2. 基于Powerflex700精确定尺模型结构

　　2.1、高集成的Powerflex700精确定尺模型框架

　　高集成的Powerflex700精确定尺模型的控制思路是，对定尺系统的定尺数据与Powerflex700变频器的输出建立起函数f（x）模型，通过L55 CPU对Powerflex700定尺进行动态的计算和调节。总线技术在定尺系统将电机执行机构、现场编码器、操作台、人机接口集成为一个有机整体，为“无缝”数据计算提供了有效的框架。

　　2.2、定尺模型硬件以及网络结构

　　定尺控制系统是有AB矢量变频器20BC170AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3两台，20BC105AOAYNANCO+20-COMM-D+20-HIM-A3三台，交流变频电机5台、图尔克绝对值编码器8.9080.1812.1001三台，RSLogix 5000 CPUL55机架一套。FLEX远程I/O三套、PanelView1000触摸屏3套，上位机3台。RSLogix 5000 CPU L55主要完成对定尺系统中的数据转换、计算、传输和矢量变频器的控制，上位机和PanelView1000触摸屏主要负责和PLC进行通讯，实施实时操作和监控程序修改，系统在结构中采用三层控制结构分别是控制平台级、执行设备级和传感器级。

　　图一控制网络中1756-A17/A位于控制平台的中央级，其余5、6、7、8、9、12#站位于分布于各个操作台内。

　　在图二、执行设备级中2、3、4、5、6#变频器组成定尺机定尺系统的矢量变频部分，分别对2、3、4号定尺系统进行传动控制。

　　图三部分主要是有8.9080.1812.1001总线编码器组成，分别对各定尺机的位置进行检测和数据的采集。

　　定尺控制系统网络结构包括以太网和设备网两层网络结构。由上位机、中央集线器HUB和罗克韦尔运动控制台上ControlLogix5550控制器的以太网模块1756-ENET构成以太网。由运动控制台上ControlLogix5550控制器的设备网模块1756-DNB/A模块PowerFlex700变频器以及其网络通讯模块构成设备网。

　　2. 3、Powerflex700变频器

　　如图四Powerflex700变频器是AB公司主推产品，主要应用在三相感应电机控制，Powerflex700具有卓越的网络通讯能力，广泛应用于钢铁、化纤、石油、化工的行业。

3、软件编程设计

　　3、1系统硬件编程组态以及程序块设计

　　3、1、1系统硬件编程组态

　　该系统应用Rockwell RSLogix 5000 V15.01版本软件，进行硬件的组态，用功能图形式进行了程序的编写。定尺系统硬件组态图，如图五系统硬件组态图，定尺系统以及辅助设备在RSLogix 5000 V15.01硬件组态中全部反应数来。外围网络扩展接口分别有1756-CNB/D、1756-DNB两类模块实现。

　　硬件组态说明：

　　1号CNB下有4个远程Flexbus I/O和两个多媒体触摸屏分别是

　　5号站即为三号剪以及定尺系统控制台分站;

　　6号站即为四号剪以及定尺系统控制台分站;

　　7号站即为主控制室内定尺系统1#分站;

　　8号站即为主控制室内定尺系统2#分站;

　　2号CNB下有1个远程Flexbus I/O和1个多媒体触摸屏分别是

　　二号剪以及定尺系统控制台分站和多媒体触摸屏。

　　3、1、2软件程序功能块的分布和设计

　　考虑到系统的结构特点，我们设计以下程序功能块，其时序是并列的，程序明了、简单。

　　l Mainroutine功能块即为主程序块，对各子程序调用。

　　l DINGCHIBIAODING功能块即为定尺机定尺数据标定程序块。

　　l ERHAOJIAN功能块即为二号定尺机定尺控制程序块。

　　l SANHAOJIAN功能块即为三号定尺机定尺控制程序块。

　　l SIHAOJIAN功能块即为四号定尺机定尺控制程序块。

　　l ESLENGCHUANG功能块即为辅助设备控制程序块。

　　l NANSETREFERENCE功能块即为定尺机定尺数据计算、转换程序块。

　　l YIHAOJIAN功能块即为一号剪切机控制程序块。

　　如图六、程序功能块分布设计中结构布局。

　　3、2定尺模型的软件实现

　　3、2总线编码器位移数据的转换和计算

　　总线编码器安装在机械转轴上，直接反应定尺系统的机械位置，编码器在设备网中通过RSNetworx Devicenet 对编码器属性中各参数进行设置如下图七：

　　编码器在Devicenet中以Cnts为单位计算，总数为33554431Cnts单圈数为4096Cnts，总圈数为8191圈数。对于当前Cnts数可以进行实时修改和实时数据的偏移。编码器控制字在DNB中进行组态和设置，每个编码器所用40bit,在DNB中需要两个行间64bit空间，如图八模型传感器组态图中所示。

　　Bit40位的取Local:10:I.Data[0]地址的32位表示当前编码器状态以及当前Cnts数，通过模型进行计算和转换，最后得出定尺机当前实际数,处理模型中包含数据修正和标定功能如图九。

　　3、2、2 Powerflex700数学定尺模型控制软件编程

　　定尺数学模型是建立在两个对应关系上，1、剪切定尺寸数与Powerflex700变频器速度输出之间的对应关系，2、Powerflex700变频器与交流电机矢量变频关系。设钢板定尺数为X，变频器频率输出为Y,我们建立f（x）。确定了关键应对应关系后，通过RSLogix 5000平台对整个系统的整合和完成定尺功能。保证系统的快速启动，稳定、满速运行、制动状态，电机停止。程序设计时，设定值与实际值之间进行数据比较，再取绝对值，方向在比较中取定，变频输出时进行计算、调节：

　　1、大于设定差值1时全速前进f（x）=C

　　2、小大于设定差值1时输出按f（x）=计算值调节

　　3、小大于设定差值2时输出按f（x）= 计算值调节

　　当然差值区间、区间分段、设定根据实际情况进行设定设备合适的数据。通过梯形图编程实现模型控制。

　　3、3定尺模型定尺系统的功能

　　基于Powerflex700精确定尺模型自动控制系统主要完成了定尺机机械位置定尺和位移的实时检测，数字计算和逻辑控制及电机的矢量控制。操作人员通过上位机和终端实现人机接口。操作人员一个键就可完成钢板长宽数据的设定，实际尺寸修改功能。

　　系统的主要功能有：

　　（1）钢板尺寸的的设定和修正，标定。

　　（2）自动、手动操作。

　　（3）在宽度定尺机中快速返回。

　　（4）尺寸前后限位位置保护值的任意设定。

　　（5）控制系统故障综合及报警、手动复位。