S7－200和MM440在钢丝/钢管复绕生产线上的应用
S7－200和MM440在钢丝/钢管复绕生产线上的应用
摘要
在钢丝/钢管复绕生产线中，收线电机控制整线速度，排线电机自动跟踪收线速度，放线电机控制张力。
关键词：
收线速度控制 线径控制 张力控制
一简述
OPGW光缆是近几年来流行的特种光缆，其优良的使用方式和广泛的用途使其具有广泛的市场。由于生产这种光缆所需要的不锈钢管，钢丝，铝合金丝和铝包钢丝通常是散圈提供或采用1米盘包装，而OPGW生产线上所使用的线盘规格为0.63米，因此需要一种复绕机，将散装的原材料复绕到0.63米的小盘上。
二技术要求和系统构成
1. 技术要求
· 生产线速度：≥300m/min;
· 张力要求：
A) 不锈钢管：10N≤F≤50N;
B) 钢丝，铝包钢丝：100N≤F≤250N;
C) 铝合金丝：50N≤F≤150N;
· 记米精度：0.2%;
· 排线速度：自动跟踪收线速度；
2. 系统构成（电气部分）：
收线，排线和防线电机均采用变频电机，驱动器采用SIEMENS的MM440系列变频器，操作和生产工艺参数显示采用SIEMENS的TP－070触摸屏，全线控制采用 SIEMENS的S7－226＋EM－231构成。S7－226的PORT0＃用于和MM440通讯 （USS4），PORT1＃用于和TP－070通讯。
三各系统简介
1. 收线速度控制
收线用于收卷钢丝，钢管。上下，开合线盘采用电动机带动丝杆的方式。电机采用普通的交流电机加接触器控制。而收线电机采用变频电机和MM440控制。
收线速度由速度电位器通过EM－231送入S7－226，再通过USS4协议由S7－226加到MM440上。由于生产线的速度较快，线盘具有较大的转动惯量。收线的加速度不宜太大，因此收线速度的设定采用PID运算。同时收线盘应采用高速动平衡盘。
驱动器类型： MM440，7.5KW
MM440设定：P700＝5
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝0
2. 线径控制
由于排线速度需根据线径自动跟踪收线速度（U＝K * ω * D）。
其中U：排线速度，K：修正系数，ω：收线速度，D：线径。所以排线电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
· 收线速度通过旋转编码器测定，其信号通过S7－226的10.6和10.7送入PLC （高速计数器4），PLC编程采用定时中断，在单位时间内测量高速计数器的计数值即为收线速度。
· 线径设定通过TP－070设定，并送入PLC。
PLC将上述两个参数相乘并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），即为排线速度，通过USS4协议送入MM440。
需要注意的是，由于排线电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，MM440需外接制动电阻。
排线驱动器类型：MM440，0.75KW
MM440设定：P700＝5
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝5
P1120＝3
P1121＝3
P1234＝
P1235＝
P1237＝
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝1
3. 放线张力控制
在整条生产线上，收线电机决定线速度，而张力则是由放线电机决定，由于较高的张力要求，放线需采用主动工作方式。
· 当复绕不锈钢管时采用速度方式，P1000＝2，速度给定由跳舞轮电位器送入PID 板，经过PID运算由MM440模拟量输入1＃口输入。其张力的大小由舞蹈轮的配重决定。
· 当复绕钢丝，铝包钢丝，铝合金丝时采用张力方式，P1000＝5，速度给定由USS4协议设定一个反向速度，当钢丝拉紧以后，速度环饱和，根据线速度和放线焦速度即可以确定放线盘半径，根据工艺张力要求，通过设定电机电流比率（P0640）即可以控制张力。
由于在张力方式时放线电机处于发电状态，因此驱动器必须外接制动电阻，制动电阻必须具有足够的制动电流和功率。
放线驱动器类型：MM440，7.5KW
MM440设定：P700＝5
P0640=150（速度方式）或根据工艺设定（张力方式）
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝2或5（根据速度和张力的方式切换由USS4写入MM440）
P1237＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝2
4. 计米和线速度系统
计米和线速度传感器采用旋转编码器，由S7－226的10.1和10.2端（高速计数器0）送入PLC。统计数据值乘以修正系数（由计米轮径和编码器线数决定）即为计米值。单位时间内高速计数器的计数值即为全线速度。计米值和全线速度通过TP－070显示。
四调试过程中的一些需特别注意的问题
1. 变频电机的连接电缆必须采用屏蔽电缆，并且必须双端接地！在现场调试时，单端接地甚至干扰PLC与笔记本计算机的通讯。
2. 变频器与PLC的接地必须可靠，所有信号电缆的屏蔽层必须双端接地。接地线必须有足够的截面。
3. PLC的M端必须接地。
4. USS4电缆PLC端的连接必须用SIEMENS的DP网络连接器。
5. USS4电缆必须采用SIEMENS的紫色网 《S7－200和MM440在钢丝/钢管复绕生产线上的应用》
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摘要
在钢丝/钢管复绕生产线中，收线电机控制整线速度，排线电机自动跟踪收线速度，放线电机控制张力。
关键词：
收线速度控制 线径控制 张力控制
一简述
OPGW光缆是近几年来流行的特种光缆，其优良的使用方式和广泛的用途使其具有广泛的市场。由于生产这种光缆所需要的不锈钢管，钢丝，铝合金丝和铝包钢丝通常是散圈提供或采用1米盘包装，而OPGW生产线上所使用的线盘规格为0.63米，因此需要一种复绕机，将散装的原材料复绕到0.63米的小盘上。
二技术要求和系统构成
1. 技术要求
· 生产线速度：≥300m/min;
· 张力要求：
A) 不锈钢管：10N≤F≤50N;
B) 钢丝，铝包钢丝：100N≤F≤250N;
C) 铝合金丝：50N≤F≤150N;
· 记米精度：0.2%;
· 排线速度：自动跟踪收线速度；
2. 系统构成（电气部分）：
收线，排线和防线电机均采用变频电机，驱动器采用SIEMENS的MM440系列变频器，操作和生产工艺参数显示采用SIEMENS的TP－070触摸屏，全线控制采用 SIEMENS的S7－226＋EM－231构成。S7－226的PORT0＃用于和MM440通讯 （USS4），PORT1＃用于和TP－070通讯。
三各系统简介
1. 收线速度控制
收线用于收卷钢丝，钢管。上下，开合线盘采用电动机带动丝杆的方式。电机采用普通的交流电机加接触器控制。而收线电机采用变频电机和MM440控制。
收线速度由速度电位器通过EM－231送入S7－226，再通过USS4协议由S7－226加到MM440上。由于生产线的速度较快，线盘具有较大的转动惯量。收线的加速度不宜太大，因此收线速度的设定采用PID运算。同时收线盘应采用高速动平衡盘。
驱动器类型： MM440，7.5KW
MM440设定：P700＝5
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝0
2. 线径控制
由于排线速度需根据线径自动跟踪收线速度（U＝K * ω * D）。
其中U：排线速度，K：修正系数，ω：收线速度，D：线径。所以排线电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
· 收线速度通过旋转编码器测定，其信号通过S7－226的10.6和10.7送入PLC （高速计数器4），PLC编程采用定时中断，在单位时间内测量高速计数器的计数值即为收线速度。
· 线径设定通过TP－070设定，并送入PLC。
PLC将上述两个参数相乘并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），即为排线速度，通过USS4协议送入MM440。
需要注意的是，由于排线电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，MM440需外接制动电阻。
排线驱动器类型：MM440，0.75KW
MM440设定：P700＝5
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝5
P1120＝3
P1121＝3
P1234＝
P1235＝
P1237＝
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝1
3. 放线张力控制
在整条生产线上，收线电机决定线速度，而张力则是由放线电机决定，由于较高的张力要求，放线需采用主动工作方式。
· 当复绕不锈钢管时采用速度方式，P1000＝2，速度给定由跳舞轮电位器送入PID 板，经过PID运算由MM440模拟量输入1＃口输入。其张力的大小由舞蹈轮的配重决定。
· 当复绕钢丝，铝包钢丝，铝合金丝时采用张力方式，P1000＝5，速度给定由USS4协议设定一个反向速度，当钢丝拉紧以后，速度环饱和，根据线速度和放线焦速度即可以确定放线盘半径，根据工艺张力要求，通过设定电机电流比率（P0640）即可以控制张力。
由于在张力方式时放线电机处于发电状态，因此驱动器必须外接制动电阻，制动电阻必须具有足够的制动电流和功率。
放线驱动器类型：MM440，7.5KW
MM440设定：P700＝5
P0640=150（速度方式）或根据工艺设定（张力方式）
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝2或5（根据速度和张力的方式切换由USS4写入MM440）
P1237＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝2
4. 计米和线速度系统
计米和线速度传感器采用旋转编码器，由S7－226的10.1和10.2端（高速计数器0）送入PLC。统计数据值乘以修正系数（由计米轮径和编码器线数决定）即为计米值。单位时间内高速计数器的计数值即为全线速度。计米值和全线速度通过TP－070显示。
四调试过程中的一些需特别注意的问题
1. 变频电机的连接电缆必须采用屏蔽电缆，并且必须双端接地！在现场调试时，单端接地甚至干扰PLC与笔记本计算机的通讯。
2. 变频器与PLC的接地必须可靠，所有信号电缆的屏蔽层必须双端接地。接地线必须有足够的截面。
3. PLC的M端必须接地。
4. USS4电缆PLC端的连接必须用SIEMENS的DP网络连接器。
5. USS4电缆必须采用SIEMENS的紫色网 《S7－200和MM440在钢丝/钢管复绕生产线上的应用》
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