《電子技術應用》
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臺達機電產品在玻璃纖維后處理工藝中的應用
摘要: 本項目上臺達的EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器、中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線成功應用,控制大卷徑放料和收料,全套的機電產品高性能的表現,方便用戶的維護和使用,系統穩定得到用戶的好評,這是其它產品所無法比擬的。提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展。
Abstract:
Key words :

  每年世界玻璃纖維250萬噸總產量中,電子材料玻璃纖維年產量已突破30萬噸,該電子材料玻璃纖維布代表了當今玻璃纖維精密織造的最高水平,電子級玻璃纖維中國俗稱”E布”,一般經織造成、脫蠟、表面涂偶聯劑等工序制造。
  本項目上臺達的EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器、中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線成功應用,控制大卷徑放料和收料,全套的機電產品高性能的表現,方便用戶的維護和使用,系統穩定得到用戶的好評,這是其它產品所無法比擬的。提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展。

1 玻璃纖維后處理設備構成
  玻璃纖維后處理設備分開卷機構,浸涂機構(浸涂表面涂偶聯劑),烘烤機構,前牽引,后牽引,收卷部份。

1.1 玻璃纖維后處理系統要求
  開卷部分恒張力控制,速度可以調節收卷部分變張力控制,張力變化,達到收緊纖維,收卷整齊,間隙均勻。
后牽引部分,要求收緊后和前牽引同步,可以測定纖維長度誤差+-1MM,糾偏要求誤差+-1MM.

1.2.玻璃纖維后處理系統工藝
  玻璃纖維后處理系統工藝過程參見示意圖,如圖1所示。 圖1 玻璃纖維后處理系統工藝過程示意圖
2電氣系統配置設計

2.1人機選用臺達的文本顯示器臺達TP04
• STN LCD 128*64
• 256K內存
• 2個通訊口COM1(RS232) COM2(RS485)
• 薄膜式按鍵
• DC24V(-10%-20%)
• 內建萬年歷功能
• 三種語言切換
• 多種圖形,按鈕,組件功能.

2.2控制器PLC DVP32EH00R2
  該機種為臺達高功能主機,16入/16出. 具有以下特點:
• 2個通訊口,可以擴充到3個
• 內建高速輸入/輸出
• 200KHz高速計數器、200KHz脈波輸出
• 豐富的指令,功能強大,超穩定的電氣特性。

2.3變頻器
  VFD022M43A--前牽引控制.
  VFD022M43A---后牽引控制.
• 迷你型微型化結構設計、體積小,易操作
• 高度運行穩定性,性能完善,功能齊全
• 載波頻率高達18KHz,實現靜音運轉; 0.1-400Hz
• 7段速控制及簡易PLC自動程序運轉
• 高速通訊接口,達率高達38400bps
• 自動加減速最佳化控制功能
• 智能化風冷技術應用

2.4烘箱部分
  VFD055M43A*4循環風機,VFD055M43A排氣電機將浸涂后的纖維布進入4個烘烤箱中烘烤,4個烘箱的溫度由溫控器控制,溫控器選用臺達的DTA4896,總共4個單獨控制溫度;總共4臺VDF055M43A變頻器拖動循環風機,1臺3.7KW排廢風機,選用VFD037M43A.

2.5收卷控制
  收卷伺服控制:伺服電機ASMT30M250AK
  伺服驅動器ASDA-A3021MA.
• 五機一體
• 內涵運動控制器
• 性能優異
• 指令平滑功能
• 軟件功能
• 通訊功能通訊接口 RS232/RS485
• 3種工作模式
• 10種控制模式自由切換
• 自動增益調整
• 高響應,高均一性適應應.

2.6糾偏控制器+.同步電機 控制糾偏,跟隨2個位移傳感器做位置跟隨,防治跑偏。

2.7編碼器 測定纖維長度,1PLUSE/1MM

2.8電氣系統結構圖(圖2)
3 文本畫面規劃 圖3 參數設定 圖5參數顯示畫面
 
4 工藝系統自動化原理設計

4.1對于錐度的一些計算(參見圖9錐度控制原理圖)
  錐度用于在張力補償,當收卷直徑加大到一定時候,每增加100米張力增加1%,滿足張力控制,輥徑一直在增加,其數學模型可以根據原始輥徑與纖維厚度計算,根據公式輥徑=D0+增加輥徑
    增加輥徑=(收卷長度/PI)層數
  其中:D0---原始輥徑
     PI=3.14
    收卷長度=編碼器反饋值
    張力=扭矩/輥子半徑
  舉例說明:
  如收卷長度2400米,錐度起始長度1000米,錐度設定50,額定扭矩=14.2N.M 扭矩設定值=50%
  則:錐度控制長度 2400-1000=1400米
    增加扭矩 1400/50=28
         28*1%=28%
    實際扭矩=14.2*78%=11.076
    實際張力需要乘以減速比13 則實際為(11.076/0.38)*13=37.8KG
4.2后牽引系統控制原理(參見圖10控制原理圖)
  后牽引在浮動輥未動作,定速運轉
  若浮動輥啟動,變速運行,速度利用PID調節,達到速度控制。 圖10后牽引系統控制原理
  4.3電子糾偏裝置原理設計(參見圖11控制原理)
  根據兩邊位置控制同步電機做位置跟隨,保證收卷位置 圖11 電子糾偏裝置原理設計
  4.4 纖維長度測量
  編碼器輸出A/B相信號,利用PLC的C251硬件高速脈沖輸入測定步長,占用HHSCO,1PULSE對應1MM,硬件高速口的RESET和START用內部M1264,M1264 ,M1273/M1274控制.
    D1225=1 為1倍頻模式

4.5 班產計算
  根據設定的當前班次,計算班產,如更換卷則需要重新計算班產,同時記錄時間和日期.
  甲乙丙班產合計為總產.
  根據時間,日期和年月可以查詢產量,需要占用5個文件寄存器,可以讀出和寫入.
  此時候,程序采用變址寄存器E/F來尋址.非常便捷.
  EH PLC文件寄存器共10000個.

4.6 其它設計
  扭矩:用通訊方式寫入地址010CH,伺服扭矩參數1.讀取伺服的輸出狀態0409H,利用臺達PLC 的SON指令判斷ON 位,確定輸出狀態.
  張力計算前面已經介紹,主要是增加的卷徑計算,最終資料為一離散數列.
  扭矩需要做一定的補償,引入錐度算法,可以逼近實際扭矩.
  該數學公式中輥徑,扭矩,張力均為變量.
    張力=扭矩/輥徑
  讀伺服輸出P4-07,監控伺服輸出狀態.
  文本的畫面更換用PLC內部的寄存器控制.

5 程序設計

5.1 流程圖
  見圖12所示: 圖12 程序流程圖
5.2 PLC輸入輸出點規劃:

5.3 伺服參數設置:
  P1-00----000
  P1-01----03
  P1-07----2
  P1-12---010CH給定
  P1-36---
  P1-44---1
  P1-45---1
  P2-00----30
  P3-00----04
  P3-01---1
  P3-02---1
  P3-05---2

6 結束語
  該系統上臺達的EH高功能可編程控制器,變頻器,文本顯示器,中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線成功應用,控制大卷徑放料和收料,全套的機電產品高性能的表現,方便用戶的維護和使用,系統穩定得到用戶的好評,這是其它產品所無法比擬的. 提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展.

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