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台达机电产品在玻璃纤维后处理工艺中的应用

1 引言
    
    每年世界玻璃纤维250万吨总产量中,电子材料玻璃纤维年产量已突破30万吨,该电子材料玻璃纤维布代表了当今玻璃纤维精密织造的最高水平,电子级玻璃纤维中国俗称”E布”,一般经织造成、脱蜡、表面涂偶联剂等工序制造。

    2 玻璃纤维后处理设备构成
    玻璃纤维后处理设备分开卷机构,浸涂机构(浸涂表面涂偶联剂),烘烤机构,前牵引,后牵引,收卷部份。

    1.1  玻璃纤维后处理系统要求

    开卷部分恒张力控制,速度可以调节

    收卷部分变张力控制,张力变化,达到收紧纤维,收卷整齐,间隙均匀。

    后牵引部分,要求收紧后和前牵引同步,

    可以测定纤维长度误差+-1MM,纠偏要求误差+-1MM.

    1.2.玻璃纤维后处理系统工艺

    玻璃纤维后处理系统工艺过程参见示意图,如图1所示。

 

图1  玻璃纤维后处理系统工艺过程示意图

 

    2电气系统配置设计

    2.1人机选用台达的文本显示器台达TP04
    · STN LCD 128*64
    · 256K内存
    · 2个通讯口COM1(RS232) COM2(RS485)
    · 薄膜式按键
    · DC24V(-10%-20%)
    · 内建万年历功能
    · 三种语言切换
    · 多种图形,按钮,组件功能.

    2.2控制器PLC DVP32EH00R2
    该机种为台达高功能主机,16入/16出. 具有以下特点
    · 2个通讯口,可以扩充到3个
    · 内建高速输入/输出
    · 200KHz高速计数器、200KHz脉波输出
    · 丰富的指令,功能强大,超稳定的电气特性。
    2.3变频器
    VFD022M43A--前牵引控制.
    VFD022M43A---后牵引控制.
    · 迷你型微型化结构设计、体积小,易操作
    · 高度运行稳定性,性能完善,功能齐全
    · 载波频率高达18KHz,实现静音运转; 0.1-400Hz
    · 7段速控制及简易PLC自动程序运转
    · 高速通讯接口,达率高达38400bps
    · 自动加减速最佳化控制功能
    · 智能化风冷技术应用


    2.4烘箱部分

    VFD055M43A*4循环风机,VFD055M43A排气电机将浸涂后的纤维布进入4个烘烤箱中烘烤,4个烘箱的温度由温控器控制,温控器选用台达的DTA4896,总共4个单独控制温度;总共4台VDF055M43A变频器拖动循环风机,1台3.7KW排废风机,选用VFD037M43A.

    2.5收卷控制

    收卷伺服控制:伺服电机ASMT30M250AK

    伺服驱动器ASDA-A3021MA.
    · 五机一体
    · 内涵运动控制器
    · 性能优异
    · 指令平滑功能
    · 软件功能
    · 通讯功能通讯接口 RS232/RS485
    · 3种工作模式
    · 10种控制模式自由切换
    · 自动增益调整
    · 高响应,高均一性适应应.

    2.6纠偏控制器+.同步电机 控制纠偏,跟随2个位移传感器做位置跟随,防治跑偏。

    2.7编码器  测定纤维长度,1PLUSE/1MM

    2.8电气系统结构图(图2)


    3 文本画面规划

    4 工艺系统自动化原理设计

    4.1对于锥度的一些计算(参见图9锥度控制原理图)

    锥度用于在张力补偿,当收卷直径加大到一定时候,每增加100米张力增加1%,满足张力控制,辊径一直在增加,其数学模型可以根据原始辊径与纤维厚度计算,根据公式辊径=D0+增加辊径
增加辊径=(收卷长度/PI)层数
其中:D0---原始辊径
PI=3.14
收卷长度=编码器反馈值
张力=扭矩/辊子半径
举例说明:
如收卷长度2400米,锥度起始长度1000米,锥度设定50,额定扭矩=14.2N.M  扭矩设定值=50%
则:锥度控制长度 2400-1000=1400米
增加扭矩  1400/50=28
28*1%=28%
实际扭矩=14.2*78%=11.076
实际张力需要乘以减速比13   则实际为(11.076/0.38)*13=37.8KG

    4.2后牵引系统控制原理(参见图10控制原理图)

    后牵引在浮动辊未动作,定速运转

    若浮动辊启动,变速运行,速度利用PID调节,达到速度控制。


    4.3电子纠偏装置原理设计(参见图11控制原理)

    根据两边位置控制同步电机做位置跟随,保证收卷位置.

    4.4 纤维长度测量

    编码器输出A/B相信号,利用PLC的C251硬件高速脉冲输入测定步长,占用HHSCO,1PULSE对应1MM,硬件高速口的RESET和START用内部M1264,M1264 ,M1273/M1274控制.
D1225=1 为1倍频模式

    4.5  班产计算

    根据设定的当前班次,计算班产,如更换卷则需要重新计算班产,同时记录时间和日期.

    甲乙丙班产合计为总产.

    根据时间,日期和年月可以查询产量,需要占用5个文件寄存器,可以读出和写入.

    此时候,程序采用变址寄存器E/F来寻址.非常便捷.

    EH PLC文件寄存器共10000个.

    4.6 其它设计

    扭矩:用通讯方式写入地址010CH,伺服扭矩参数1.读取伺服的输出状态0409H,利用台达PLC 的SON指令判断ON 位,确定输出状态.

    张力计算前面已经介绍,主要是增加的卷径计算,最终资料为一离散数列.

    扭矩需要做一定的补偿,引入锥度算法,可以逼近实际扭矩.

    该数学公式中辊径,扭矩,张力均为变量.

    张力=扭矩/辊径

    读伺服输出P4-07,监控伺服输出状态.

    文本的画面更换用PLC内部的寄存器控制.

    5 程序设计

    5.1 流程图

    见图12所示:

    5.2  PLC输入输出点规划:

    5.3 伺服参数设置:
P1-00----000
P1-01----03
P1-07----2
P1-12---010CH给定
P1-36---
P1-44---1
P1-45---1
P2-00----30
P3-00----04
P3-01---1
P3-02---1
P3-05---2

    6 结束语

    该系统上台达的EH高功能可编程控制器,变频器,文本显示器,中惯量伺服在玻璃纤维后处理生产线成功应用,控制大卷径放料和收料,全套的机电产品高性能的表现,方便用户的维护和使用,系统稳定得到用户的好评,这是其它产品所无法比拟的. 提高了中国纤维布处理能力和中国电子印刷板设备水平的发展.

 

[来源:原创] [作者:udoec] [日期:10-03-03]