1,、全數(shù)字化的速度和位置控制功能，并提供位置,、速度和扭矩的控制功能;
2,、靈活多變的跟蹤控制方式，提供高靈敏度的跟蹤效果;
3,、可編程控制的數(shù)字輸入輸出;
4,、可監(jiān)控電機(jī)短路、電壓,、溫度,、編碼器、位置跟蹤和電流過高等故障;
5,、可通過RS232,、RS485、Profibus,、CAN通訊口進(jìn)行參數(shù)設(shè)定;
因此我們的伺服驅(qū)動器完全有能力勝任這份工作,，下面大致介紹下這套系統(tǒng)：
一、系統(tǒng)框圖
二,、工藝流程
1,、未拉的絲通過一個阻力裝置（主要是一個夾板之類的東西,，它用來提供一定的張力，同時也起到了防止線跳的作用）,，然后進(jìn)入細(xì)拉槽;
2,、進(jìn)入細(xì)拉槽的絲在細(xì)拉塔輪和微拉塔輪的多次拉制后，成為所需要的絲（兩個塔輪間的隔板安放了一個磨具,，這個磨具的形狀是“〕”,，即一邊孔大一邊孔細(xì)）;
3、拉細(xì)后的絲經(jīng)過滑差輪,，這個輪的作用主要是保持恒定張力;
4,、然后絲在經(jīng)過測速論，這個輪的作用就是測出當(dāng)前絲的線速度;
5、經(jīng)過測速輪的絲再經(jīng)過一個中間環(huán)節(jié)，然后通過擺絲桿,，最后把絲繞到卷軸上;
三、系統(tǒng)控制方案
整個系統(tǒng)要求的控制方案主要有以下4個：
1,、 放絲伺服的恒線速度控制;
2、 調(diào)節(jié)伺服的跟隨控制;
3、 卷繞伺服的恒線速度（恒張力）控制，即要求卷繞伺服在半徑不斷增大的情況下保持與調(diào)節(jié)伺服的線速度相等;
4,、 擺絲伺服的位置控制;
因?yàn)樵撓到y(tǒng)要求具有總線通訊能力，因此我們在這里選擇了我們公司的K4系列帶CAN總線的PLC,該P(yáng)LC采用了標(biāo)準(zhǔn)的CANopen協(xié)議,，能夠傳送和接收PDO、SDO,，而我們的伺服驅(qū)動器也自帶了CAN接口,，也采用了標(biāo)準(zhǔn)的CANopen協(xié)議。這樣該方案就就滿足了系統(tǒng)對實(shí)時通訊數(shù)據(jù)的要求（CAN總線的通訊速率最高可達(dá)1M/S）.我們的驅(qū)動器也集成了PROFIBUS接口,，但是擁有PROFIBUS的PLC不多,，而且價格也比較昂貴，采用CAN總線即滿足了控制要求,，又為客戶節(jié)約了成本,。
四、控制方案介紹
1,、放絲伺服的恒線速度控制
該伺服電機(jī)的控制采用帶加減速的控制模式（3模式）來完成,。對于該系統(tǒng)來說，要求主軸放絲電機(jī)能夠最大程度上抗干擾,，能夠盡量在一個穩(wěn)定的速度下運(yùn)行,，同時還要具備平滑的加減速功能。因?yàn)橄到y(tǒng)在啟動開始時,，要以一個比較低的速度來運(yùn)行（60R/MIN）,然后操作人員在HMI上通過總線把電機(jī)手動加速到合適速度（500R/MIN）才開始拉絲,，同時在停機(jī)的時候也要求電機(jī)能夠平滑的把速度降下來。驅(qū)動器工作在3模式下?lián)碛蟹浅７€(wěn)定、精確的速度控制能力,，完全能夠滿足上述要求,。
小結(jié)：PLC通過CAN總線傳送速度、加速度命令到拉絲伺服,， 從而實(shí)現(xiàn)拉絲電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行;
2,、調(diào)節(jié)伺服的跟隨控制
該伺服電機(jī)的控制采用跟隨控制模式（-4模式）來完成。 對于該電機(jī)來說,，這個電機(jī)要完全跟隨放絲電機(jī)來運(yùn)行,，如果跟隨時速度出現(xiàn)了大的偏差，那么絲就會被拉斷,，這樣的結(jié)果是不允許的!同時該電機(jī)的線速度還要求在放絲電機(jī)線速度的上下波動,，速度波動的范圍要在±5%之間可調(diào)，這樣做的目的是調(diào)節(jié)絲的張力大小,，從而調(diào)節(jié)絲繞到卷繞輪的張力大小,。而驅(qū)動器工作在-4模式下時，擁有非常精確,、靈敏的速度跟隨性,，也就是該電機(jī)完全隨著放絲電機(jī)的運(yùn)行，一起相互加減速,、勻速運(yùn)行,。電機(jī)的運(yùn)行速度隨著從X7輸入脈沖的頻率變化而變化，另外輸入脈沖的頻率經(jīng)過齒輪比后才得到了真正的電機(jī)實(shí)際要運(yùn)行的頻率,，通過更改齒輪比來實(shí)現(xiàn)線速度在±5%之間波動,。
調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動器直徑接收拉絲伺服電機(jī)高速脈沖的信號，按一定的電子齒輪比跟隨運(yùn)行,，很好的保證了出絲的線速度,，同時與卷繞伺服做到了很好的協(xié)調(diào)，保證系統(tǒng)張力控制的穩(wěn)定性,。
小結(jié)：調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動器直徑接收拉絲伺服電機(jī)高速脈沖的信號,，按一定的電子齒輪比跟隨運(yùn)行，很好的保證了出絲的線速度,，同時與卷繞伺服做到了很好的協(xié)調(diào),，保證系統(tǒng)張力控制的穩(wěn)定性。
3,、卷繞伺服的恒線速度（恒張力）控制
該電機(jī)的控制是整個系統(tǒng)的重中之重,，要想繞出來的線平滑、不塌邊,，那么就要求卷繞電機(jī)的線速度與調(diào)節(jié)電機(jī)的線速度相等,。而要實(shí)現(xiàn)恒線速度控制,，必須通過一個反饋回路來檢測實(shí)際的繞線輪的線速度，以前的系統(tǒng)是通過張力桿來完成的,，張力桿反饋回去的是個張力信號,，而且張力桿還有個中間過度環(huán)節(jié)，如果卷繞電機(jī)的線速度與調(diào)節(jié)電機(jī)的線速度相差比較大時,，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)先行補(bǔ)償,，然后再加上電氣補(bǔ)償，這就相當(dāng)于兩個補(bǔ)償環(huán)節(jié),，減小了斷線的機(jī)率,。這樣的系統(tǒng)在目前很多拉絲機(jī)中使用。而當(dāng)前這臺拉絲機(jī)是專門用來拉金絲的,，金絲要求很高的潔凈度,，需要盡量減少中間過度環(huán)節(jié)，所以客戶取消了張力桿,，而直接采用了測速輪來作為反饋回路,。這樣就增加了控制難道。
而測速輪是通過光電開關(guān)來采集每轉(zhuǎn)一周的時間,，這樣來算出測速輪的線速度,，然后再把這個線速度與調(diào)節(jié)輪的線速度進(jìn)行比較，得到一個誤差,，在這個誤差的基礎(chǔ)上再通過PID計(jì)算,，再把最后的得到的結(jié)果補(bǔ)償?shù)疆?dāng)前卷繞輪速度上去。
卷繞電機(jī)也不是完全跟隨著調(diào)節(jié)輪旋轉(zhuǎn),，因?yàn)殡S著絲的繞制,，卷繞電機(jī)的半徑會不段增大，而這個時候調(diào)節(jié)輪的線速度是個比較恒定的值（因?yàn)榉沤z電機(jī)以恒速度拉絲）,，那么就要求卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速變小，這樣才能保證與調(diào)節(jié)輪的線速度相近,。在這里又出現(xiàn)一個問題,，即怎么樣計(jì)算當(dāng)前卷繞輪應(yīng)該轉(zhuǎn)的大致轉(zhuǎn)速呢?如果不計(jì)算這個大致轉(zhuǎn)速，直接通過采集回來的誤差進(jìn)行PID計(jì)算能不能滿足要求呢?答案是如果不計(jì)算大致轉(zhuǎn)速,，直接通過PID計(jì)算來補(bǔ)償線速度的誤差是不可以的,，這樣卷繞輪就會一直跟隨著調(diào)節(jié)輪運(yùn)行，當(dāng)半徑變大時,，采集到誤差值就非常大,。如果先通過層數(shù)來大致計(jì)算下繞線輪的半徑，然后再得到大致的卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速,，最后再加上PID誤差計(jì)算結(jié)果,，這樣得到的線速度才是比較精確,，也就是線速度差才最小。而層數(shù)的來源是通過CAN總線從擺線伺服得到的,。
小結(jié)：PLC具有高速脈沖計(jì)數(shù)能力,，能夠采集通過電眼傳過來的高速脈沖信號，從而計(jì)算出金絲線速度,，然后通過PDO傳送給收卷伺服驅(qū)動器,，該伺服驅(qū)動器根據(jù)此轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制線張力的目的;
4,、擺絲伺服的位置控制;
擺絲伺服的控制主要是保證繞制出來的線均勻的排列在線軸上,，下圖是要求的排絲效果圖：
這個驅(qū)動器控制的難點(diǎn)就在于換向部分，為了在換向處平滑過度,，而不出現(xiàn)螺紋,，電機(jī)在換向的時候要滿足在最后一圈時，要進(jìn)行每層最后半圈的絕對定位,，而這個圈數(shù)是可以算出來的,，計(jì)算過程如下：
設(shè)最下層繞線的長度為S0（這個長度在按復(fù)位鍵后，電機(jī)自動回到原點(diǎn),，然后再從這個原點(diǎn)開始,，以HMI上輸入有的長度作為第一層排線寬度S0來開始排線，那么繞線的圈數(shù)就等于R1=S0/（D+W）,，這里的W是指兩線邊緣距離,。
當(dāng)繞第2層時，繞線的長度為S1,，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=1 1/3＊D為絲上一層與下一層的邊緣距離
當(dāng)繞第3層時,，繞線的長度為S1，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=2
當(dāng)繞第N層時,，繞線的長度為S1,，S1=S0-2＊1/3＊D＊L;L=N-1
那么就可以算出第N層應(yīng)該繞的圈數(shù)= [S0-2＊1/3＊D＊（N-1）]/（D+W）;
圈數(shù)= [S0-2＊△L ＊（N-1）]/（D+W）
如果以XY軸的交點(diǎn)為原點(diǎn)，那么在剛開始運(yùn)行的時候以跟隨來運(yùn)行,，電子齒輪比=（D+W）/P;當(dāng)?shù)阶詈笠蝗r,，要進(jìn)行絕對定位，而這個其始位置可以通過如下的方法得出：
不管轉(zhuǎn)速有多快,，那么轉(zhuǎn)一圈排線電機(jī)應(yīng)該走的距離是D+W;所以半圈就是（D+W）/2,，那么這個其始位置就是：
S左：Xn1+（D+W）/2
S右：Xn2-（D+W）/2
也就是可以通過一個比較當(dāng)前的位置與要求的位置的差是否小于（D+W）/2來實(shí)現(xiàn)模式的切換;在絕對定位完成后，要立即跟隨上主軸的速度才可以,。該伺服就采用了在跟隨和絕對定位兩種模式,，伺服在這兩種模式間交替工作即可繞制出符合規(guī)定的線型。
小結(jié)：排繞伺服驅(qū)動器通過自身內(nèi)部算法自動計(jì)算當(dāng)前每層應(yīng)該繞的圈數(shù),，然后把當(dāng)前圈數(shù)自動通過PDO傳送給卷繞伺服驅(qū)動器,，卷繞伺服驅(qū)動器根據(jù)這個參數(shù)通過內(nèi)部算法自動得到電機(jī)應(yīng)該運(yùn)行的轉(zhuǎn)速,，從而到達(dá)精確控制張力的目的;
五、結(jié)語
1,、 該系統(tǒng)為用戶帶來了效率（拉絲速度）,、質(zhì)量（拉絲直徑）的提高，同時也降低了系統(tǒng)綜合成本;
2,、 伺服內(nèi)部算法自動計(jì)算自身轉(zhuǎn)速,，系統(tǒng)響應(yīng)及時，張力控制得當(dāng),，即使拉3絲的金絲也不會出現(xiàn)踏邊的現(xiàn)象;
3,、 系統(tǒng)采用CAN總線通訊，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力;
4,、 該系統(tǒng)已經(jīng)安全運(yùn)行一年的時間,，未出現(xiàn)任何故障，拉制出來的成品絲已經(jīng)達(dá)到了3絲,，在拉制3絲時的轉(zhuǎn)速達(dá)到了400R/MIN,，比普通使用張力桿做反饋回路的機(jī)械提高了7個絲，速度快了近70R/MIN,，且拉制出的絲表面平整光滑,，完全符合客戶要求。