ot;right" sty文/李偉 中達電通上海分公司FAE
摘要:在簡介橡膠工業(yè)技術自動化進步背景和硫化工藝原理的基礎上,詳細討論基于臺達機電產(chǎn)品的同步變頻傳動設計技術。
關鍵詞:橡膠硫化變頻器同步傳動
1引言
信息技術和光機電一體化技術等高新技術的發(fā)展有力地促進橡膠工業(yè)技術進步。利用高新技術改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè),生產(chǎn)技術向高新技術發(fā)展,是建設橡膠工業(yè)強國的必由之路。目前,橡膠工業(yè)仍是手工操作比較多的一個產(chǎn)業(yè),特別是輪胎、膠鞋等部件比較多的產(chǎn)品,僅成型就有十幾道工序,勞動強度大,生產(chǎn)效率低,嚴重影響了橡膠工業(yè)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)達國家都把橡膠產(chǎn)品的成型工序為重點,通過計算機技術、光機電一體化技術和機器人技術,實現(xiàn)自動化生產(chǎn)方面取得了重大發(fā)展。
2連續(xù)硫化生產(chǎn)工藝控制
2.1硫化成型
硫化成型是橡膠加工的重要工藝。為改善橡膠制品的性能,生產(chǎn)上要對生橡膠進行一系列加工過程,在一定條件下,使膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學反應,使其由線型結構的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結構的大分子,使從而使膠料具備高強度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優(yōu)良性能。這個過程稱為橡膠硫化。一般將硫化過程分為四個階段,誘導-預硫-正硫化-過硫。為實現(xiàn)這一反應,必須外加能量使之達到一定的硫化溫度,然后讓橡膠保溫在該硫化溫度范圍內(nèi)完成全部硫化反應。
2.2連續(xù)硫化工藝控制
(1)微波橡膠硫化設備及生產(chǎn)工藝。帶骨架的橡膠制品微波橡膠硫化的基本工藝流程為:從擠出機擠出的成型品通過輸送帶或輥道傳送,進入微波硫化裝置,在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度,然后進入二次硫化的熱風槽保溫完成該產(chǎn)品的發(fā)泡及硫化過程。微波橡膠硫化生產(chǎn)線的組成包括放線設備、擠出機、高溫定型設備、微波硫化設備、熱風硫化設備、冷卻段、牽引機、裁斷機、打孔機等組成。
(2)工藝傳動控制。放線設備及放線張力控制后,由預成型輥輪架穿過并加熱,被擠塑機擠出的橡膠材料覆蓋外套；覆蓋了橡膠外套的線材,進入生產(chǎn)線主速牽引裝置,經(jīng)過高溫硫化由變頻器控制每分鐘的生產(chǎn)速度,再經(jīng)由履帶輔助牽引進入后處理階段；在芯金折斷和成型裝置,經(jīng)過張力架檢測張力作為張力反饋,速度由主速給定,勻速而且恒定張力的送線,經(jīng)計米器控制后切割成型；在整條生產(chǎn)線上,主牽引和輔助牽引控制系統(tǒng)工作在速度方式:包括高溫處理,微波硫化,后加熱速度串聯(lián)同步；并且要求各級可以微調(diào)并后級同步調(diào)整。而鋼帶放線和成型控制系統(tǒng)工作在恒轉矩方式;在速度方式引起的轉矩波動被轉矩控制系統(tǒng)控制,相互配合以保證速度和張力的恒定。
3變頻器同步傳動系統(tǒng)
3.1同步傳動系統(tǒng)原理設計
在整條生產(chǎn)線上,主牽引和輔助牽引控制系統(tǒng)工作在速度方式:包括高溫處理,微波硫化,后加熱速度串聯(lián)同步；并且要求各級可以微調(diào)并后級同步調(diào)整,速度同步問題解決方案如圖1所示。
配置設計:3臺5.7寸1711STNHITECH海泰克觸摸屏；1臺DVP12SA臺達PLC；4臺VFD007B43A變頻器。
此配置只涉及生產(chǎn)線四臺變頻器同步。整個生產(chǎn)線控制有三臺人機,4臺變頻器,四臺變頻器頻率控制一流水線,分成四段控制,項目主要利用臺達通訊的便利性,用通訊的方式,隨時隨地讀變頻器的頻率,只要發(fā)現(xiàn)其中一臺變頻器頻率有變化,會根據(jù)一定的比例,后續(xù)幾臺變頻器跟著變化,以便處理四段速度的同步以控制張力,而三臺人機組成主從,安裝在每一個工作段,每一臺人機的界面做成完全一樣,操作的時候,可以在任意一臺觸摸屏上操作,以方便操作工人的操作。原先客戶用過通過人機UP/DOWN的方式進行微調(diào),但是客戶反映不是比較方便,用過臺達四路同步控制器,但是客戶此次的要求,需要在人機上設主頻、比例的關系,但是,而此次人機經(jīng)銷商選用的是HITECH人機,而其HITECH人機只有兩個通訊口,而其通訊口都已被占用,故無法使用同步控制器。
圖1速度同步問題解決方案
3.2同步控制要求分析
四臺變頻器,當其中一臺變頻器頻率有改動時(通過模擬量改動,或者主頻、比例給定)有改動時,那后續(xù)的幾臺變頻器就會自動改正頻率,以保證同步。而且,當同時有兩臺以上變頻器頻率通過模擬量微調(diào)或者通過人機改變比例、主速時,那以前一臺為準,后續(xù)幾臺的頻率值修改都必須屏蔽掉,例如現(xiàn)場有兩個操作工同時修改第二臺、第三臺變頻器的模擬量進行微調(diào)頻率,那頻率修改值以第二臺為基準。
3.3流水線傳動關系設計
(1)變頻器頻率設置來源:變頻器主頻(通訊設置)+0--10V模擬量疊加。
(2)變頻器的同步關系:第一臺頻率值=主速設置(通過人機設定)+第一臺模擬量輔頻設置(通過模擬量設定)。
(3)第二臺頻率值=第一臺頻率值*比例一(通過人機設定)+第二臺模擬量輔頻設置(通過模擬量設定)。
(4)第三臺頻率值=第二臺頻率值*比例二(通過人機設定)+第三臺模擬量輔頻設置(通過模擬量設定)
(5)第四臺頻率值=第三臺頻率值*比例三(通過人機設定)+第四臺模擬量輔頻設置(通過模擬量設定)。
3.4編程難點
頻率值是主頻與模擬量輔頻設置,在現(xiàn)場模擬量輔頻何時改變是不可知的,因此編寫程序時必須每時每刻都要讀頻率來了解現(xiàn)場變頻器頻率值變化,而且頻率讀好后還要根據(jù)頻率變化根據(jù)比例計算后,計算出的頻率值自動的靠通訊寫給相應的變頻器。因為是每時每刻的在讀頻率,而且頻率給定有兩個來源,那難點在于何時把寫好的比較值,給寄存器,然后再用此頻率值與讀的頻率比較,當作參考值。原先想運用A/D、D/A模擬量接口信號,這樣雖然寫程序更簡單,但是因為現(xiàn)場生產(chǎn)流水線過長(有五六十米長),而且微調(diào)的模擬量必須緊靠每一個工位,布線現(xiàn)狀困難,在這么長的線路上模擬量會有很大的衰減和干擾,靠通訊的方式會相對比較好一些,故采用完全用通訊的方式來解決客戶同步的要求,相對的程序要求編寫會比較復雜一些,特別是何時在給比較值參考,怎么樣屏蔽后幾臺頻率變化的問題。
3.5編程思路
(1)模擬量發(fā)生變化時。所有變頻器頻率讀一遍后(d190—d197),頻率發(fā)生變化(模擬量改變時),并且這種頻率變化持續(xù)兩秒鐘,置位m10,且觸發(fā)m1—m3,計算相應的頻率(頻率值放至d2000--d2007),然后開始寫頻率,寫完后,定時100毫秒,然后又開始讀頻率,讀一遍后,觸發(fā)m16,把值記下來(D590—d597),然后又開始周而復始的讀頻率。
(2)比例值發(fā)生變化時(m100m101m102m103)首先主速修改時(m100置位),置位m10,先寫第一臺變頻器頻率,寫完后,定時100ms置位m17,然后讀一遍頻率,觸發(fā)m18,后根據(jù)第一臺讀出的實際頻率,根據(jù)相應的比例值(d550—d555),再觸發(fā)m10,再寫一遍頻率,寫完后,定時100ms后,再讀一遍頻率,讀完后頻率后觸發(fā)m16,把值記下來。
其次比例修改時(m101m102m103置位)修改時,根據(jù)讀出來的值根據(jù)比例計算相應的頻率(頻率值放至d2000--d2007),然后開始寫頻率,寫完后,定時100毫秒,然后又開始讀頻率,讀一遍后,觸發(fā)m16,把值記下來(D590—d597),然后又開始周而復始的讀頻率。
比例值:D550、d552、d554；頻率值:D2000、d2002、D2004、d2006。
3.6調(diào)試過程遇到的問題與解決
調(diào)試過程中遇到的主要問題是通訊讀寫過程中,因為讀多臺變頻器參數(shù),同時寫多臺變頻器,而且都是在自動讀寫,為了盡量縮短讀寫程序的容量,在寫程序時,都運用了變量來切換站號,因為臺達底層程序的問題,會發(fā)生讀上來的數(shù)據(jù)偶爾錯位,但是因為以前都是給通訊要求不是很高的場合作通訊,數(shù)據(jù)瞬間錯位,對設備沒有影響,而且它不是經(jīng)常出現(xiàn),一般都是隔幾個小時才會出現(xiàn)錯位且瞬間馬上復位,在要求不高的現(xiàn)場一般都不太會注意。
這次因為幾臺變頻器一直在讀,讀好后通過比較如有發(fā)現(xiàn)頻率有改變,就馬上要把頻率計算出來以后,自動寫給其他變頻器,以保持同步,故它是不容有讀錯的情況,否則馬上就會飛車,出現(xiàn)無法運行的情況。故在連續(xù)試驗后,發(fā)現(xiàn)通訊讀寫時,程序一定得加上通訊讀上來后把區(qū)分數(shù)據(jù)存起來,必須加上通訊回復過來的數(shù)據(jù)為條件(要把D1070、D1071都用上)。
4結束語
同步傳動是機械化流水生產(chǎn)線的基礎性技術。進入變頻器傳動時代以來,同步傳動問題日益成為典型的變頻器應用技術。本項目項目通過調(diào)試滿足橡膠加工關鍵工藝過程的自動化要求,顯示了臺達機電產(chǎn)品在推進橡膠工業(yè)技術進步工程領域的工程能力。
