西门子6ES7517-3UP00-0AB0详细说明
1 引言
天平广泛应用于科研、国防、金融、建材、计量、公路、工矿等企业进行计量检测。天平做为重要的称量仪器，种类繁多，按使用范围大体上可分为工业天平、分析天平、专用天平。按结构可分为等臂双盘阻尼天平、机械加码天平、半自动机械加码电光天平、全自动机械加码电光天平、单臂天平和电子天平。按精密度可分为精密天平、普通天平。各类天平结构各异，但其基本原理是一样的，都是根据杠杆原理制成的。
天平是一种计量设备，根据量程范围和计量物体不同，天平的主体框架和机械结构也有所不同，砝码系统也不尽相同，天平系统核心机械部件决定天平计量精度。本文介绍的自动计量天平专门用于计量气体质量的非标准天平计量设备，计量飞机发动机各项气体指标是否满足要求，以及提供参考数据用于发动机研发人员提高发动机性能，对于我国飞机核心部件的研发和提升性能具有积极意义。
2 系统设计
2.1 系统分析
国内制造工业天平的研究机构研发的天平设备加减码系统均为人工或者机械加减码，操作缺乏灵活，计量效率和质量不利于提升设备经济价值和产品档次。本项目天平自动计量系统研发成功填补了国内天平计量设备自动化控制的空白，设备具有完全自主知识产权，控制系统采用台达PLC作为主控器，同时驱动4轴独立交流伺服系统，上位机人机界面监控天平运行状态，输入加码质量，系统实现自动加减码，无论从核心部件还是控制系统都可以和国外同类设备相媲美。
2.2 天平自动计量系统组成结构
(1)天平开关： 采用4千瓦三相异步电动机，由接近开关控制停止位置。
(2)秤盘升降： 采用2.2千瓦三相异步电动机，由接近开关控制停止位置。
(3)自动加码： 左右盘对称各一套，分为公斤组（400W伺服电机驱动）；十公斤组（400W伺服电机驱动）；百公斤组（120W异步电机驱动）。三组砝码应能实现0kg～199kg任意质量的自动组合。
2.3 系统设计
（1）控制系统原理：天平自动计量控制系统采用双主站控制方式，人机界面和工控PC机同时作为主站监控从站PLC动作，HMI通过COM1通讯口与PLC COM1（RS232）通讯口连接，工控PC机通过COM1通讯口与PLC COM2（RS485）通讯口，从而实现命令下达和动作反馈等监控功能，实现设备自动化控制要求。主控器台达PLC同时连接4颗独立伺服驱动系统，高速脉冲控制伺服行进距离和行进速度，达到**加减砝码控制要求，同时PLC模拟量采集模块实时采集压力传感器信号，转换为压力数值供上位机显示和程序处理使用，天平其他部件动作条件检测和动作驱动完成均由PLC数字量输入输出接口按照程序逻辑输出实现控制功能，如图1所示。
图1 系统原理框图
（2）配置设计：控制系统技术方案配置如表1所示。表1仅列举出控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、电磁接触器、电磁继电器、按钮、指示灯等）、检测传感器（压力传感器、接近开关、行程开关等），模拟信号变送器等元器件，此处均不予赘述
的自动化产品制造商台达集团在成功抢占温控市场的两年之后，于今年5月隆重推出DTC新品，吹响了台达温控进军无纺布市场的号角。
无纺布是不经过编织，而用很多带刺的针将纤维缠绕在一起，或使其部分粘着在一起而成的布料，因而它柔软、轻盈、有弹性，在通气、过滤、保温、吸水和防水方面的性能很好。虽然无纺布的品质非常好，但对制造它的自动化机械具有很高的要求：
1、变频器的两级同步和任意比例速度调节，一般是通过PLC运算处理。
2、温度控制的准确快速响应。
3、大量逻辑点控制，对PLC的运算处理速度有较高要求。
其中，必须用高精度温度控制模块配合中大型PLC使用，才能获得较高的控制精度；如果使用PLC的软PID调节则不易实现高精度控制，因为这大大增加了PLC的数据处理量。而大量逻辑点的处理，让用户只能选择高端PLC，这更使制造成本居高不下。
而台达在这些方面的优势就非常明显。客户可利用台达HMI扩展出来485通讯口，使用Modbus协议连接变频器和DTC温控器，就可降低PLC的运算和控制负担。通过HMI负责模拟量的显示、处理数据转换、四则运算等（HMI的CPU速度远高于一般PLC），PLC就可发挥逻辑处理速度快的优势。因此可采用低端DVP-SA系列PLC来替代客户原来使用的价格昂贵的欧美中大PLC机种。这种HMI配合DTC温控器的使用，可以简化客户的操作界面，替代专门的温度控制模块，从而为客户大规模降低设备成本。
此外，由于国外品牌大多没有专用温控器，而且单回路温控器虽然方便系统集成，但价格昂贵。如果使用第三方产品，又面临系统整合的难题。而台达DTC温控器配合DOP人机界面产品则可很好的胜任系统控制和集成工作。DTC系列温控器具有原DTB系列产品的强大功能，同时节省了显示和调节部分，支持在线自整定，双回路输出（其中一路可做为报警点输出）。具备可编程控制功能和模拟量输入，体积小，导轨安装，适合在具备上位机，如人机界面、PLC的控制系统里使用，可以为用户节省系统主机资源，简化电气柜外表设计，并使系统温度控制更加独立而**。
中国无纺布自动化市场一直由国外品牌垄断。但是随着市场竞争的加剧，国内和产品整合性能好的产品方案开始被客户采纳。正是在这个基础上，台达适时推出DTC温控产品，正好填补了这一国内空白。
经过严格考验，台达在大陆子公司中达电通依靠台达产品设计的“温控器＋PLC＋HMI＋变频器”的无纺布自动化解决方案运行稳定，得到了客户的高度认可。预计，中达成功推出的此类控制系统三层结构（上位系统;控制器;执行机构）系统集成的良好案例，也将在行业内广泛推广应用。相信凭借台达雄厚的技术实力和中达的解决方案设计能力及优质的服务，定会促进无纺布行业的产业升级，缩短中国纺织同国际**水平之间的差距。
计算如下:对于四极电机而言其同步转速为:n1=60f1/p=>n1=1500r/min。=>2HZ/50HZ=N/1500=>n=60r/min。当达到大卷径时，可以求出收卷整个过程中运行的低速。V=π*D*n/i=>Vmin=3.14*1.2*60/9=25.12m/min。张力控制时，要对速度进行限制,否则会出现飞车。因此要限速。
（3）张力及转矩的计算如下:如果F*D/2=T/I=>F=2*T*i/D对于22KW的交流电机,其额定转矩的计算如下:T=9550*P/n=>T=140N.m。所以Fmax=2*140*9/0.2=12600N。(其中P为额定功率，n为额定转速)。（4）调试过程：·先对电机进行自整定，将电机的定子电感、定子电阻等参数读入变频器。
·将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的线数。然后用面板给定频率和启停控制，观察显示的运行频率是否在设定频率的左右波动。因为运用死循环矢量控制时，运行频率总是在参考编码器反馈的速度，大限度的接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近震荡的。·在程序中设定空芯卷径和大卷径的数值。通过前面卷径计算的公式算出电机尾部所加编码器产生的大脉冲量（P2）和低脉冲量(P2)。通过算出的大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，因为变频器用作张力控制时，如果不对高速进行限定，一旦出现断纱等情况，收卷电机会飞车的。低脉冲量是为了避免收卷变频器运行在2Hz以下，因为变频器在2Hz以下运行时，电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。
电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。·通过前面分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转距补偿.补偿的大小，可以以电机额定转距的百分比来设定。
四、真正的张力控制.
4.1张力控制的定义
所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转距。
4.2真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响生产出产品的质量。
五、变频收卷对变频器性能的要求
（1）变频收卷的实质是要完成张力控制，即能控制电机的运行电流，因为三相异步电机的输出转距T=CmφmIa，与电流成正比。并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬.所以必须用矢量变频器，而且必须要加编码器死循环控制。
（2）台达V系列的变频器是向量型变频器，能够完成张力控制，并能配合外部其他接口设备很好地完成收放卷功能。目前，台达正在对张力控制收放卷专用的矢量型变频器V+系列进行开发，相信很快就能拥有该专用机型。台达V+系列矢量型变频器张力的控制专用变频器的具有很多主要功能和参数并且加入了自己的算法，具有自己的特点，加上台达在全国的联保服务能够解决客户的后顾之忧。应该是客户不错的选择。