前言
胶管是国民经济中不可缺少的橡胶制品，其应用范围广泛，涉及工程机械、汽车、航空、航海等领域。胶管的广泛应用，也促进和推动了胶管工业及其生产设备的发展。钢丝合股机是生产钢丝液压胶管的关键设备之一，合股的质量直接影响着成品的好坏。合股机主要分张力控制系统和收线控制系统。本文主要介绍台达机电产品在合股机收线控制系统中的应用。
一、钢丝合股机简介
钢丝合股机是钢丝编织机的辅助设备，主要作用是为钢丝编织机提供编织所用线轴。该线轴由多股钢丝同时绕制而成，钢丝合股机因此而得名。
现阶段在国内市场上，钢丝合股机主要有两大类：第一类是主轴转速恒定，由于卷径不断加大，合股机会一直工作在加速运动中，这样的合股线轴内好外次，合出的线的悬垂度差异较大，不合格产品较多；第二类是恒定线速度，由于线轴从内到外的速度恒定，所以其悬垂度较好，合线的质量高。应用了台达机电产品的钢丝合股机属于第二类。
钢丝合股机主要分为张力放线部分和收线部分（见图1）。
图1 钢丝合股机
目前，在国内市场上，合股机的张力机构大体分为两大类：一类为机械结构控制，一类为电气控制。机械结构控制多用弹簧或重物保证所合的每一根线的张力恒定且相等。机械结构的响应性较差，会导致设备在启停过程中，会有较大的张力波动，导致悬垂度不合格。机械结构现在主要应用于低速合股机。电气配合传感器控制张力，则在启停过程中，调整速度快且准确，张力基本恒定，悬垂度较好。此类型机构在高速合股机上应用广泛。本文介绍的此款机器即采用了电气张力控制方式（见图2）。
图2 电气张力控制方式
收线机构由两部分组成：第一部分为收线主轴，负责驱动线轴卷绕合线；第二部分为扁平电缆机构，在主轴收线的同时将线均匀排布在线轴上。收线机构的所有电控部分都是台达的机电产品。
二、控制原理
根据该设备的生产工艺和结构，确定控制分为两部分：第一部分为合股机的定线速度，控制原理是按确定的初始卷径，根据设定的速度计算出变频器的初始频率，然后根据卷径的增加逐步降低变频速度，从而保证线速度恒定；第二部分为扁平电缆程序部分，控制原理是通过编码器计算出线轴的转速，再通过扁平电缆间距和比例关系，计算出扁平电缆伺服电机的速度，从而使扁平电缆正确。
三、控制构架
根据上述控制工艺及原理，系统控制的主要电气组件见表1；控制构架见图3。
表1 系统控制主要电气组件表
产品名称
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型 号
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数量
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说 明
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触摸屏
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DOP-B07S411
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1
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7"宽屏
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PLC
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DVP40EH00T3
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1
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40点主机，24DI/16DO（NPN晶体管），4路200K输入/输出
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变频器
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VFD055M43A
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1
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MODBUS RS-485
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伺服驱动器
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ASD-B2-0721-B
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1
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B2 0.75KW基础型
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伺服电机
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ECMA-C20807RS
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1
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B2 0.75KW带键槽带中心螺纹孔油封
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图3 控制构架
四、程序说明
该方案的程序主要分为PLC程序和HMI程序。
1．PLC程序
PLC程序采用WPLsoft编写，程序总体分为3个关键点。
（1）PLC与伺服和变频器通讯程序的编写（见图4）。
图4 PLC与伺服和变频器通讯程序
（2）定速程序的编写。在该段程序中，需要注意初始卷径和每层增加卷径的数值。一般情况下，每层卷径应该是线径的0.87倍，可通过三角函数关系获得（见图5）。
图5 定速程序
（3）排线程序的编写（见图6）。
图6 排线程序
2．HMI画面
在触摸屏接口的设计中，主要是体现最终客户的操作习惯和设备厂家对设备调试的掌控。HMI主要分为手动接口、自动接口、参数设备和系统参数设置。本文只对自动运行接口和参数接口做简单介绍。
"运行接口"的主要功能是显示，在实际操作中，工作人员带有手套，不方便触按触摸屏，故将常用操作按键以按钮实物的形式安放于醒目并方便操作处，操作人员会依据触摸屏上的资料对设备进行操作（见图7）。
"参数接口"主要对工艺参数进行设置（见图8）。
图7 运行接口
图8 参数接口
结束语
市场对钢丝编织型胶管的需求正不断加大，进而增加了胶管钢丝编织行业对设备的需求。目前，使用台达机电控制方案的钢丝合股机已投入使用，该系统控制精度高，操作简单，有效提高了工作效率。