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Sigmatek演绎全新的蜂窝纸板生产线控制器系统

2004/11/2 15:02:00

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这个全新的蜂窝纸板制造方案是一个要求在大约150米的生产空间范围内,能够实现每分钟生产200张蜂窝纸板的,带有延展功能的VISNO打浆制纸系统。为了在生产过程中实现无摩擦损耗的操作,该生产线的集成控制系统采用了奥地利Sigmatek公司先进的PLC系统 —— DIAS。这个经过反复推敲的方案使用了带有旋转测量编码器设备的4个CPU模块来控制42根伺服驱动轴联动,从而大大节约了所需要敷设电缆和相关的减速传动机械,减少了辅助的处理程序,并大大缩短了操作的延时。同时,这套系统也代表了当今“无轴传动”的技术发展趋势。技术难点:生产过程的控制
蜂窝型的纸板制品是由两层封面层和一层中心层粘接而成,这类似于一种“夹心饼干”的概念。而正是这种特殊的结构,能够在同等的单位重量下,提供比当今流行的普通瓦楞纸板更高的强度。而对于中心层施加不同程度的拉伸力就能生产出不同规格的产品。因此在整个生产路程中,需要不断的调校中心层拉伸力的方向和大小,以满足不同延展工艺以及不同层数产品的生产。在安装了4个带有独立PLC CPU的伺服处理终端后,多种简易的菜单操作也得以轻松实现。
在总共150米的设备纵向排布如下:一个原料供应系统,一个膨胀减压系统,一个干燥箱,一个牵引拉伸系统,一个滚动干燥带和一个切割设备。



延展系统
该工艺的初始工序是将有厚度的原料半成品在进入系统前要对其进行对折。该工段被分成一些独立的区域,每个区域都有一个独立的开放式结构。它门的宽度在1.5到2米之间。


干燥箱
延展后的那些裸露的“核心”层直接堆放在20米长的干燥器之中。经过干燥后会立即检测原料的规格。如果有不合格的半成品,则立即被剔除。根据工艺的需求,偶尔也会改变一下干燥箱的工作时间间隔,并与其他相关的时间相叠加,但这只作为辅助的工序。牵引拉伸
初始干燥工序后,“核心”层就进入牵引拉伸阶段。在涂敷刀具旁装有两个组合在一起的接触片,对核心层敷上均匀的粘接剂,粘接剂涂敷的厚度和宽度都有一定的标准。传送粘贴剂的滚筒由伺服驱动。以保证电机能良好的同步旋转以避免产生相交和横断。转动轴上都有一些标记部件随轴联动,并不断记录两根传动轴的数据。
牵引系统是置于一系列的大型的检测装置和有复杂技术要求的力学机械之前的。检测装置主要检测和速度有关的部分。通过不断调节轴控精度使速度达到某个水平固定的设定值,使核心层上的粘胶的宽度和厚度确保不变,且确保其精度。如此便使整个系统的操作更简便,工序操作更直观。干燥带
将两层表层同蜂窝状的核心层粘合后就是要通过一段30米长的干燥带。干燥带的主要要求之一就是对速度的两级控制。在干燥带下,所有联动的伺服轴都各自有相对应的速度,通过实时测量出的各种参数进行动态调整。
同时,在宽度范围为1.5到2米的蜂窝状纸板导轨上,分散分布一些边缘毛刺的切削设备,以保证产品的美观。特大号的切削刀具
工艺要求刀具的切割范围为250米,切割厚度度在1到20厘米之间。同时应用一个40吨的水泥块来起到一个巨大的镇流电阻的作用。加上一个最大切削速度为3.3米/秒的伺服驱动飞剪刀具后,切削工具总共为1吨。其每分钟200米的切削速度以及精确的落刀位置,都令人惊讶,而且相对应的,其生产速度也是可调整的。即纸板长度能够做到从70到700厘米可调,切割速度许达到20米每秒。由一个偏心轮在控制刀具做类似圆周的运动,可不断调整角度,无须动用人工调节以维持刀具的圆周运动。系统接收各种复杂的输入信号然后对各个轴动做统一控制,以达成角度同步化。但该操作生产速度没有影响。Sigmatek产品技术的应用
该系统需要同时控制42根轴,按照工段分组联动运动。Sigmatek的技术人员精确的判断出,只需要使用4个CPU的计算能力就可以实现合理的控制,以便节约硬件成本:延展系统的CPU控制12根轴,核心组CPU控制12根轴,层叠工段CPU控制10根轴,切削刀具CPU控制8个伺服驱动轴。通过重新规划设备装置,每个模块CPU都和控制终端(HMI)相连接,这样就使及时的控制和现场报警变成可能。在延展模块中,通常将延展功能和输入储存功能分组使用,这就能让相关人员执行不同的过程操作。对于其他三个模块亦然。
所有的CPU运算终端,都运用了传输速度达到11M的DIAS总线来连接。该生产系统以协调性为第一准则。通过使用PLC系统运行中单平台单任务控制和整体联动的操作特性,就使协调性发挥的淋漓尽致。通过Sigmatek的LASAL软件系统所开发出来的程序结构十分简洁明了,非常直观。它按程序执行的必要性等级划分来优化数据权限和削减程序耗费的资源。各个运算终端也是基于同一个过程工艺而配置。该程序涵盖了同一软件环境下的所有关联功能。从而大大方便了日后对整个系统进行改造或者整合时所可能进行的修改工作。
整个DIAS系统配置有如下部件:带有CPU的控制终端,开关量输入输出模块,模拟量输入输出模块,伺服定位模块。DIAS总线使用了扁平电缆和光纤作为数据传送介质。


所有的模块组成了PLC控制系统并提供完善的伺服技术。系统响应周期为3ms,不论是控制12根轴的延展模块,还是大型的切割机械皆亦然。
对于切割刀具而言,同步启动运转是最重要的要求。八个电机,每四个一面分别对应启动偏转安装的刀具。所有的轴都能确保同步旋转。伺服电机可以安装电流调整回路,控制器接收其信号后可以起到调节位置的作用。伺服驱动轴和NC模块相连接。该模块由增量调整电路,一个模拟输出端口,一个接受末端电路信号输入输出口。要检测不断更新的速度的一个可行性的办法是增加导轨的数量。根据线形速度,理想切割形状和芯片组的厚度范围,可以得到一个大致的抛面图。
基本上来说一个标准的刀具,具有多功能性。它必须能确定耦合的具体位置,还要能根据需要的长度进行切割。所以,将刀具安装在一定角度的偏心位置能够使它有一个圆形的工作轨迹。圆形更具有均衡性,这种均衡性在软件的自动控制中,能很好地被体现。而模拟功能也能由这种均衡性而得以提升。
如此一来,这个经过反复推敲的方案就实现了对敷设电缆,辅助的处理程序和操作的时间等资源的最大程度节省,降低成本。

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