CN204229676U - 一种卷烟机教学模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷烟机教学模拟实验平台，包括：触摸屏及主机交流变频器；触摸屏连接PLC，PLC依次连接两个交流伺服驱动器；交流伺服驱动器连接交流伺服电机，控制交流伺服电机转动；主机交流变频器连接变频电机，控制变频电机的转动；变频电机连接轴编码器；轴编码器信号接入第一交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器再将得到信号通过X10端口传递到第二交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器共用同一轴编码器信号；第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器内部分别设有通信模块。利于卷烟机维修人员的培训，培训效率高。结合卷烟生产流水生产线利用本实验平台能够方便的搭建各种实验。

Description

一种卷烟机教学模拟实验平台

技术领域

本实用新型涉及一种教学模拟实验平台，尤其涉及一种卷烟机教学模拟实验平台。

背景技术

随着电子技术的不断进步与发展，越来越多的新产品与新技术应用于高速卷烟机中，如大规模PLC控制技术、触摸屏技术、交流伺服控制等，这些应用不但使原有设备的取得技术上的突破，同时非常高的稳定性也提高了设备有效作业率。作为现代高速卷烟机控制技术核心的交流伺服技术是一种闭环控制技术，控制原理是在传统的三环PID控制理论的基础上发展而来，吸收了各种现代运动控制理论的复合控制方案；针对卷烟行业的需求，电子齿轮，电子凸轮，多轴位置绑定等运动控制软件功能也得到完善；伺服***内嵌了某些高速的PLC功能，可以完成各种高速高精度的控制要求；多轴伺服***的网络化趋势，集成了高速现场总线功能的伺服越来越成为高速卷烟机的发展趋势。随着新型高速卷烟机电控技术的不断升级，控制***越来越复杂，卷烟机电器维修人员的维修技能培训需求也越来越急切，生产一线的电器维修人员迫切需要一种便于学***台。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种卷烟机教学模拟实验平台，能够有效的降低卷烟机电器维修人员的维修技能培训难度，并且便于学习易于模拟操作，使培训人员快速的掌握卷烟机的维修技能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种卷烟机教学模拟实验平台，包括：触摸屏及主机交流变频器；所述触摸屏连接PLC，PLC依次连接第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器；

所述第一交流伺服驱动器连接第一交流伺服电机，控制第一交流伺服电机转动；

所述第二交流伺服驱动器连接第二交流伺服电机，控制第二交流伺服电机转动；

所述主机交流变频器连接变频电机，控制变频电机的转动；变频电机能够模拟高速卷烟机的主电机，主机交流变频器能够模拟高速卷烟机的主驱动器；

所述变频电机连接轴编码器；轴编码器信号接入第一交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器再将得到信号通过X10端口传递到第二交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器共用同一轴编码器信号；

所述第一交流伺服电机和第二交流伺服电机分别配有测速发电机，用于检测第一交流伺 服电机和第二交流伺服电机的转速，并将检测的信号反馈到第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器中。

所述第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器内部分别设有Profibus通信模块。

触摸屏，PLC，以及集成了Profibus通信模块的第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器采用Profibus总线通信方式。

触摸屏用于读取和操作来自PLC的变量，其中伺服***依靠PROFIBUS总线来完成伺服驱动器与上位PLC之间的通讯。PLC与伺服驱动器之间是通过参数通道和过程通道来相互传递数据信息。参数通道的特点是可以传送64位的长数据，但其传送速度一般在10ms级；而过程通道传送速度比较快，其速度一般在1ms级，但它只能传输16位的数据。用户可以通过会触摸屏经过主站PLC对伺服驱动器中的参数进行读写操作。

PLC对第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器进行读写参数操作，另一方面将第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器的伺服***状态以变量形式传递到触摸屏用以显示，伺服***状态包括伺服当前报警信息、伺服电机当前转速、扭矩；同时也能够通过触摸屏对第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器进行参数修改，并将参数作为一个变量写入PLC，再由PLC传递给指定的伺服驱动器。

本实用新型的有益效果是：

结合卷烟生产流水生产线利用本实验平台能够方便的搭建各种实验，如PASSIM7000/8000后身伺服独立驱动控制、备用盘纸加速拼接磁粉离合器改造，PROTOS7000针辊电机独立驱动控制，GDX1/2金拉线直流电机改造，KDF2变速齿轮箱改用伺服电机独立驱动控制。利用此实验平台不仅可以进行教学，还能对现有的设备做出改进，提高了设备的有效作业率，降低了维修频率和维修费用。利用PLC编程能够搭建各种控制模式，模拟现代化的高速卷烟机的电控原理进行模拟实验和辅助教学，利于卷烟机维修人员的培训，培训效率高。

两个交流伺服驱动器共用同一个编码器信号，不必为每一个伺服***单独加装一个给定编码器信号，这样既简化了***硬件结构，同时使软件化控制模式下的伺服可以实现多种运动模式，如数频从动、数频级联等模式。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

其中，1.触摸屏，2.PLC，3.主机交流变频器，4.第一交流伺服驱动器，5.第二交流伺服驱动器，6.轴编码器，7.变频电机，8.第一交流伺服电机，9.第二交流伺服电机。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，一种卷烟机教学模拟实验平台，包括：触摸屏及主机交流变频器；触摸屏为siemens触摸屏TP270-10，触摸屏连接PLC，PLC依次连接第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器，PLC为siemens S7-400；

第一交流伺服驱动器连接第一交流伺服电机，控制第一交流伺服电机转动；

第二交流伺服驱动器连接第二交流伺服电机，控制第二交流伺服电机转动；

主机交流变频器连接变频电机，控制变频电机的转动；变频电机能够模拟高速卷烟机的主电机，主机交流变频器能够模拟高速卷烟机的主驱动器；

第一交流伺服电机、第二交流伺服电机、变频电机均为LENZE电机。所述第一交流伺服电机和第二交流伺服电机分别配有测速发电机R，用于检测第一交流伺服电机和第二交流伺服电机的转速，并将检测的信号反馈到第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器中。

变频电机连接轴编码器；轴编码器为TRUCK轴编码器，轴编码器信号接入第一交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器再将得到信号通过X10端口传递到第二交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器共用同一轴编码器信号；

所述第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器内部分别设LENZE 2133IB Profibus通信模块。

触摸屏，PLC，以及集成了Profibus通信模块的第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器采用Profibus总线通信方式。

将siemens S7-400作为整个控制***的核心单元，它将触摸屏与交流伺服驱动器之间建立起了一个沟通的桥梁，使得伺服控制器参数的修改与读取得以在触摸屏上实现，PLC通过开发人员编写的程序功能块调用和修改交流伺服驱动器参数，同时应用功能强大的梯形图(LAD)或语句表(STL)来实现对整套***逻辑控制功能程序的编写。

平台中采用多总线并存的智能网络通信结构，其依据控制***要求及总线自身特点，建立一种多协议、多功能的总线拓扑通信控制结构，该结构不但具有原有单一总线***的安全、稳定、可靠等特点，其中触摸屏，PLC，以及集成了Profibus通信功能模块LENZE 2133IB的第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器采用Profibus总线通信方式，总线通信速率为1.5Mbps，最高可达到12Mbps，***中PLC作为总线中唯一的主站，PLC对伺服驱动器进行读写参数操作，另一方面还可以将所得到的伺服***状态，如：伺服当前报警信息、伺服电机当前转速、扭矩，以变量形式传递到触摸屏上用于显示，同时用户也可以通过触摸屏改写伺服***参数，并将参数作为一个变量写入PLC，再由PLC传递给指定伺服控制器。

LENZE将Can-bus作为***总线，多个伺服控制器之间，可以通过***总线实现点对点的互联，第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器之间采用Can-bus总线通信方式，总线通信速率为1.0Mbps，用户可以将带有编程电缆(LENZE 2173或LENZE 2177)的计算机接入该总线，并启动Lenze Global Drive Control软件，对Can-bus总线下的伺服驱动器进行方便、快捷、安全的编程。第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器之间通过该总线可以进行直接的数据交换而无需再经过PLC处理；***中的编码器信号采用LENZE DF-BUS数频总线技术,将编码器信号接入第一交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器再将得到信号依据现场设计要求通过X10端口传递到第二交流伺服驱动器的X9端口，使得第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器得以共用同一编码器信号，而不必为每一个伺服驱动器单独加装一个给定编码器信号，这样既简化了***硬件结构，同时使软件化控制模式下的伺服可以实现多种运动模式，如数频从动、数频级联等模式。

LENZE伺服驱动器采用旋转变压器的反馈方式进行速度控制。它跟随电机一起旋转，变压器感应电机转子旋转产生的磁通变化，产生的电压信号与转子转角的正弦函数保持一致，相当于一种以电动机为动力的发电机，信号描述了当前电机的运转情况。该信号反馈至控制器后，经过增益等处理，转换为转速信号，这时该信号描述的是当前实际转速。我们将它与给定速度信号形成的负反馈进行比较，产生的差值经过处理形成加速度信号传送到下个环节。如果两者之间差值为零，则说明当前转速与给定值相同，则不需要加速度，于是电机输出转矩等于当前负载力矩，速度保持不变。如果两者产生正差值，则说明实际转速小于给定转速，控制器将差值转换为加速度信号，使电机产生正向大于负载力矩的转矩，使电机逐渐加速，同时继续比较给定速度和实际速度之间的差值，直到两者相等为止。如果两者产生负差值，情况与上述相同，调整电机到两者差值为0后停止调整。

随后，将信号值送到PWM环节中，由伺服驱动器调节施加在电机上的电压值来达到调速的目的。同时读取旋转变压器的信号，经过转换后可以通过过程通道以PROFIBUS总线通信模式传递给PLC。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种卷烟机教学模拟实验平台，其特征是，包括：触摸屏及主机交流变频器；所述触摸屏连接PLC，PLC依次连接第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器；通过PLC改变第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器的参数；

所述第一交流伺服驱动器连接第一交流伺服电机，控制第一交流伺服电机转动；

所述第二交流伺服驱动器连接第二交流伺服电机，控制第二交流伺服电机转动；

所述主机交流变频器连接变频电机，控制变频电机的转动；变频电机能够模拟高速卷烟机的主电机，主机交流变频器能够模拟高速卷烟机的主驱动器；

所述变频电机连接轴编码器，与第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器共用同一轴编码器信号；

所述第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器内部分别设有通信模块。

2.如权利要求1所述的一种卷烟机教学模拟实验平台，其特征是，所述触摸屏，PLC，以及集成了Profibus通信模块的第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器采用Profibus总线通信方式。

3.如权利要求1所述的一种卷烟机教学模拟实验平台，其特征是，所述轴编码器信号采用DF-BUS数频总线技术接入第一交流伺服驱动器的X9端口，第一交流伺服驱动器再将得到信号通过X10端口传递到第二交流伺服驱动器的X9端口。

4.如权利要求1所述的一种卷烟机教学模拟实验平台，其特征是，所述第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器通过***总线实现点对点的互联，第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器之间采用Can-bus总线通信方式。

5.如权利要求1所述的一种卷烟机教学模拟实验平台，其特征是，所述第一交流伺服电机和第二交流伺服电机分别配有测速发电机，用于检测第一交流伺服电机和第二交流伺服电机的转速，并将检测的信号反馈到第一交流伺服驱动器和第二交流伺服驱动器中。