CN116741467A - 一种卧式成缆机的绞合控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式成缆机的绞合控制系统，可编程控制器具有AC/DC接口和I/O接口；数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述I/O接口；人机界面通过以太网协议连接于所述AC/DC接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块采集信息经交换机从人机界面上显示出来；数据采集模块用于采集绞体的位置信息，绞体驱动模块接收可编程控制器传送绞体的位置信息，绞体驱动模块基于danfoss变频器的IMC技术控制绞体运动，实现各段绞体的位置同步绞合，本发明整机控制采用高性能可编程控制器、人机界面，可编程控制器与变频器之间采用以太网的PROFINET通讯，可靠，高速，高精度。
Description
技术领域
本发明涉及成缆机控制技术领域，具体涉及一种卧式成缆机的绞合控制系统。
背景技术
卧式成缆机主要用于脐带缆绞合成缆以及中压海底电缆缆绞合成缆。
卧式成缆机生产线一般由各段绞体、牵引装置、收缆转盘组成。其作用是当牵引装置以一定的速度行进时，各段绞体按各自需要的速度旋转，使得绞体上放出的各种电力缆、光缆、钢管、填充绳等按照需要的节距(电缆行进的速度与绞体转速之比值)绞合成一根完整的脐带缆或者海底电缆。
因脐带缆以及海底电缆的绞合工艺，要求实现各段绞体绞合运行时的位置同步，因此，本方案提供了一种卧式成缆机的绞合控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卧式成缆机的绞合控制系统，绞体驱动电机采用高动态响应交流异步伺服电机，带光栅编码器反馈，驱动器采用带内置运动控制功能(IMC)的DANFOSSFC302变频器，整机采用可编程控制器、人机界面统一管理，可编程控制器与驱动器之间采用基于以太网的PROFINET通讯。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种卧式成缆机的绞合控制系统，包括可编程控制器、人机界面、数据采集模块和绞体驱动模块；
可编程控制器包括CPU模块，CPU模块具有AC/DC接口和I/O接口；
数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述I/O接口；
人机界面通过以太网协议连接于所述AC/DC接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块采集信息经交换机从人机界面上显示出来；
数据采集模块用于采集绞体的位置信息，并将采集的绞体位置信息发送至驱动器，绞体驱动模块接收驱动器传送绞体的位置信息，绞体驱动模块基于danfoss变频器的IMC技术控制绞体运动，实现各段绞体的位置同步绞合。
作为本发明进一步的方案：所述绞体驱动模块包括第一绞体驱动单元、第二绞体驱动单元和牵引单元，第一绞体驱动单元与第二绞体驱动单元构成闭环控制单元，牵引单元与第一绞体驱动单元与第二绞体驱动单元所构成的闭环控制单元适配，完成成缆后缆体的收卷。
作为本发明进一步的方案：所述第一绞体驱动单元包括第一段绞体、第一驱动器和第一绞体电机，第一绞体电机接收第一驱动器的驱动信号驱动第一段绞体转动。
作为本发明进一步的方案：所述第二绞体驱动单元包括第二段绞体、第二驱动器和第二绞体电机，第二绞体电机接收第二驱动器的驱动信号驱动第二段绞体转动。
作为本发明进一步的方案：所述牵引单元包括牵引装置、牵引驱动器和牵引电机，牵引电机接收牵引驱动器的驱动信号驱动牵引装置对缆体进行牵引。
作为本发明进一步的方案：所述驱动器采用带内置运动控制功能(IMC)的DANFOSSFC302变频器。
作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块包括用于第一段绞体的第一光栅编码器和用于第二段绞体的第二光栅编码器；
第一光栅编码器用于对第一段绞体的转动位置信息进行获取，第二光栅编码器用于对第二段绞体的转动位置信息进行获取。
本发明的有益效果：本发明运用DANFOSSFC302驱动器的内置运动控制功能(IMC)，简化了控制系统，降低了成本和复杂性，同时控制精度高，响应快，实际位置同步精度控制到0.1度以内，完全满足脐带缆以及海底电缆的绞合工艺要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明程序框图的结构示意图；
图2是本发明控制框图的结构示意图；
图3是本发明变频器的电气原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3所示，本发明为一种卧式成缆机的绞合控制系统，包括可编程控制器、人机界面、数据采集模块和绞体驱动模块；
可编程控制器包括CPU模块，CPU模块具有AC/DC接口和I/O接口；
数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述I/O接口；
人机界面通过以太网协议连接于所述AC/DC接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块采集信息经交换机从人机界面上显示出来；
数据采集模块用于采集绞体的位置信息，并将采集的绞体位置信息发送至可编程控制器，绞体驱动模块接收可编程控制器传送绞体的位置信息，绞体驱动模块基于danfoss变频器的IMC技术控制绞体运动，实现各段绞体的位置同步绞合。
绞体驱动模块包括第一绞体驱动单元、第二绞体驱动单元和牵引单元；
第一绞体驱动单元包括第一段绞体、第一驱动器和第一绞体电机，第一绞体电机接收第一驱动器的驱动信号驱动第一段绞体转动；
第二绞体驱动单元包括第二段绞体、第二驱动器和第二绞体电机，第二绞体电机接收第二驱动器的驱动信号驱动第二段绞体转动；
牵引单元包括牵引装置、牵引驱动器和牵引电机，牵引电机接收牵引驱动器的驱动信号驱动牵引装置对缆体进行牵引；
第一绞体电机与第二绞体电机均采用高动态响应交流异步伺服电机，并带光栅编码器反馈。
数据采集模块包括用于第一段绞体的第一光栅编码器和用于第二段绞体的第二光栅编码器；
第一光栅编码器用于对第一段绞体的转动位置信息进行获取，第二光栅编码器用于对第二段绞体的转动位置信息进行获取。
为了确保第一段绞体与第二段绞体在绞合过程中绝对位置同步，本实施中，驱动器采用带内置运动控制功能(IMC)的DANFOSSFC302变频器，首先根据工艺信息数据计算第二段绞体的速度设定信号，第二段绞体的速度设定信号和控制信号通过PROFINET通讯传送至第二驱动器，第二驱动器将接收的信号传送至第二绞体电机，第二绞体电机根据得到的速度设定信号驱动第二段绞体转动，第二绞体电机的第二光栅编码器获取第二段绞体的转动位置信息，得到第二段绞体转动位置信号，第二光栅编码器将得到的第二段绞体转动位置信号发送至第二段绞体的第二绞体电机作为反馈信号，形成速度闭环控制；
同时，第二光栅编码器将得到的第二段绞体转动位置信号发送至第一驱动器，第一驱动器将得到的信号传送至第一绞体电机，第一绞体电机将得到的第二段绞体转动位置信号作为第一段绞体驱动的给定信号，第一绞体电机的第一光栅编码器获取第与段绞体的转动位置信息，得到第一段绞体转动位置信号，第一光栅编码器将得到的第一段绞体转动位置信号发送至第一段绞体的第一绞体电机作为反馈信号，形成位置闭环控制。
其中，第一段绞体与第二段绞体的工艺信息数据包括绞体工作时的线速度和缠绕节距，即第一段绞体与第二段绞体的预设速度信号为缠绕节距与线速度的比值。
其中，第一驱动器、第二驱动器和牵引驱动器采用变频器内置的IMC功能(即内置运动控制功能)，简化了控制系统，调试和维护工作变得更快、更容易。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种卧式成缆机的绞合控制系统，其特征在于，包括可编程控制器、人机界面、数据采集模块和绞体驱动模块；
可编程控制器包括CPU模块，CPU模块具有AC/DC接口和I/O接口；
数据采集模块通过总线协议相互串联后通过扩展通讯模块连接于所述I/O接口；
人机界面通过以太网协议连接于所述AC/DC接口，用于将可编程控制器接收到的数据采集模块采集信息经交换机从人机界面上显示出来；
数据采集模块用于采集绞体的位置信息，并将采集的绞体位置信息发送至驱动器，绞体驱动模块接收驱动器传送绞体的位置信息，绞体驱动模块基于danfoss变频器的IMC技术控制绞体运动，实现各段绞体的位置同步绞合；
所述绞体驱动模块包括第一绞体驱动单元、第二绞体驱动单元和牵引单元，第一绞体驱动单元与第二绞体驱动单元构成闭环控制单元，牵引单元与第一绞体驱动单元与第二绞体驱动单元所构成的闭环控制单元适配，完成成缆后缆体的收卷。
2.根据权利要求1所述的一种卧式成缆机的绞合控制系统,其特征在于，所述第一绞体驱动单元包括第一段绞体、第一驱动器和第一绞体电机，第一绞体电机接收第一驱动器的驱动信号驱动第一段绞体转动。
3.根据权利要求1所述的一种卧式成缆机的绞合控制系统,其特征在于，所述第二绞体驱动单元包括第二段绞体、第二驱动器和第二绞体电机，第二绞体电机接收第二驱动器的驱动信号驱动第二段绞体转动。
4.根据权利要求1所述的一种卧式成缆机的绞合控制系统,其特征在于，所述牵引单元包括牵引装置、牵引驱动器和牵引电机，牵引电机接收牵引驱动器的驱动信号驱动牵引装置对缆体进行牵引。
5.根据权利要求1所述的一种卧式成缆机的绞合控制系统,其特征在于，所述驱动器采用带内置运动控制功能(IMC)的DANFOSSFC302变频器。
6.根据权利要求1所述的一种卧式成缆机的绞合控制系统,其特征在于，所述数据采集模块包括用于第一段绞体的第一光栅编码器和用于第二段绞体的第二光栅编码器；
第一光栅编码器用于对第一段绞体的转动位置信息进行获取，第二光栅编码器用于对第二段绞体的转动位置信息进行获取。
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