台达机电产品玻璃纤维后处理工序应用

荣获“2006年度工控及自动化领域优秀案例”有奖评选 　三等奖
	专家点评：
	这是一篇采用台达公司的电气控制系统在电子玻璃布（E布）后处理生产过程中取得成功应用的实例。全套控制系统由TP04液晶广西显示器、高性能可编程PLC控制器、控制前后牵引装置的变频器和控制收卷部分的伺服电机组成。系统投运后操作稳定，纸护方便，对提高产量的质量起了重要作用。点评人：陆德民

前言
　　目前全世界玻璃纤维年总产量已达到250万吨，其中电子级玻璃纤维年产量已突破30万吨,该电子级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。
　　电子布有26个规格，目前我国生产的电子布主要有EWPC173（7628）、EWPC180（7629）、EWPC94（2116）、EWPC53（1080）四种。其中，EWPC173（7628）常用于制作量大面广的单面和双面覆铜板，EWPC53（1080）和EWPC94（2116）主要用于制作薄型覆铜板。
　　电子布的中国国家标准为：GB/T18373-2001，美国国家标准为：ANSI/IPC-EC-140。 目前国际上印制板的需求量每年以20%以上的速度增长。


一、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。

二、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。

系统结构(如下图）:


三、电气系统：
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、 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。
3、变频器
VFD022M43A--前牵引控制.
VFD022M43A---后牵引控制.
烘箱部分：VFD055M43A*4循环风机，VFD055M43A排气电机
·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16KHz，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，波特率高达38400bps
·自动加减速最佳化控制功能
·智能化风冷技术应用
4、收卷控制
伺服控制：伺服电机ASMT30M250AK，控制收卷部分.
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
5、同步电机，纠偏控制器，控制纠偏，跟随2个位移传感器做位置跟随，防治跑偏 。
6、编码器。测定纤维长度，1PLUSE/1mm
7、烘烤箱
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VFD055M43A变频器拖动循环风机，1台3.7KW排废风机，选用VFD037M43A。
8、电气系统构成:



四、文本画面规划：
参数设定:




参数显示:


警报显示：


班产统计：


班产查询：


五、数学计算：
1、对于锥度的一些计算：
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


2、后牵引系统控制原理：
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，


3、电子纠偏装置:
根据两边位置控制同步电机做位置跟随，保证收卷位置。


4、PLC: DVP-32EH00R2
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

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。
6、其它
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.


7、文本的画面更换用PLC内部的寄存器控制.

六、程序设计：
1、程序流程:
2、PLC输入输出点规划：



3、伺服参数设置:


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。