卷纸机恒张力收卷伺服电动机控制电路的优化方案

1.控制要求

图7-18所示为卷纸机的结构示意图，在卷纸时，压纸辊将纸压在托纸辊上，卷纸辊在伺服电动机驱动下卷纸，托纸辊与压纸辊也随之旋转，当收卷的纸达到一定长度时切刀动作，将纸切断，然后开始下一个卷纸过程，卷纸的长度由与托纸辊同轴旋转的编码器来测量。

图7-18 卷纸机的结构示意图

卷纸系统由PLC、伺服驱动器、伺服电动机和卷纸机组成，控制要求如下：

1）按下起动按钮后，开始卷纸，在卷纸过程中，要求卷纸张力保持不变，即卷纸开始时要求卷纸辊快速旋转，随着卷纸直径不断增大，要求卷纸辊逐渐变慢，当卷纸长度达到100m时切刀动作，将纸切断。

2）按下暂停按钮时，机器工作暂停，卷纸辊停转，编码器记录的纸长度保持，按下起动按钮后机器工作，在暂停前的卷纸长度上继续卷纸，直到100m为止。

3）按下停止按钮时，机器停止工作，不记录停止前的卷纸长度，按下起动按钮后机器重新从0开始卷纸。

2.控制电路及说明

卷纸机恒张力收卷的伺服电动机控制电路如图7-19所示。(https://www.xing528.com)

图7-19 卷纸机恒张力收卷的伺服电动机控制电路

电路工作过程说明如下：

（1）电路的工作准备

220V的单相交流电源经开关NFB送到伺服驱动器的L11、L21端，伺服驱动器内部的控制电路开始工作，ALM端内部变为ON，VDD端输出电流经继电器RA线圈进入ALM端，RA线圈得电，电磁制动器外接RA触头闭合，制动器线圈得电而使抱闸松开，停止对伺服电动机刹车，同时附属电路中的RA触头也闭合，接触器MC线圈得电，MC主触头闭合，220V电源送到伺服驱动器的L1、L2端，为内部的主电路供电。

（2）收卷恒张力控制

1）起动控制。按下起动按钮SB1，PLC的Y000、Y001端输出为ON，伺服驱动器的SP1、ST1端输入为ON，伺服驱动器按设定的速度输出驱动信号，驱动伺服电动机运转，电动机带动卷纸辊旋转进行卷纸。在卷纸开始时，伺服驱动器U、V、W端输出的驱动信号频率较高，电动机转速较快，随着卷纸辊上的卷纸直径不断增大，伺服驱动器输出的驱动信号频率自动不断降低，电动机转速逐渐下降，卷纸辊的转速变慢，这样可保证卷纸时卷纸辊对纸的张力（拉力）恒定。在卷纸过程中，可调节RP1、RP2电位器，使伺服驱动器的TC端输入电压在0～8V范围内变化，TC端输入电压越高，伺服驱动器输出的驱动信号幅度越大，伺服电动机运行转矩（转力）越大。在卷纸过程中，PLC的X000端不断输入测量卷纸长度的编码器送来的脉冲，脉冲数量越多，表明已收卷的纸张越长，当输入脉冲总数达到一定值时，说明卷纸已达到指定的长度，PLC的Y005端输出为ON，KM线圈得电，控制切刀动作，将纸张切断，同时PLC的Y000、Y001端输出为OFF，伺服电动机停止输出驱动信号，伺服电动机停转，停止卷纸。

2）暂停控制。在卷纸过程中，若按下暂停按钮SB2，则PLC的Y000、Y001端输出为OFF，伺服驱动器的SP1、ST1端输入为OFF，伺服驱动器停止输出驱动信号，伺服电动机停转，停止卷纸，与此同时，PLC将X000端输入的脉冲数量记录下来。按下起动按钮SB1后，PLC的Y000、Y001端输出又为ON，伺服电动机又开始运行，PLC在先前记录的脉冲数量上累加计数，直到达到指定值时才让X005端输出ON，进行切纸动作，并从Y000、Y001端输出OFF，使伺服电动机停转，停止卷纸。

3）停止控制。在卷纸过程中，若按下停止按钮SB3，PLC的Y000、Y001端输出为OFF，伺服驱动器的SP1、ST1端输入为OFF，伺服驱动器停止输出驱动信号，伺服电动机停转，停止卷纸，与此同时X005端输出ON，切刀动作，将纸切断，另外PLC将X000端输入反映卷纸长度的脉冲数量清0，这时可取下卷纸辊上的卷纸，再按下起动按钮SB1后可重新开始卷纸。