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西门子全集成自动化解决方案在汕头远东公司复合涂布机组的应用

供稿:西门子(中国)有限公司 2013/7/25 10:57:14

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  • 关键词: 西门子 复合涂布机组
  • 摘要:本文介绍了西门子全集成自动化解决方案在汕头远东轻化装备有限公司复合涂布机组的应用。控制系统由西门子SIMATIC S7-1200控制器、KTP1000人机界面及G120变频器构成,充分体现了成本低、性能稳定、操作简便的优势,并充分满足了复合涂布机高精度快速控制的要求。


 

本文介绍了西门子全集成自动化解决方案在汕头远东轻化装备有限公司复合涂布机组的应用。控制系统由西门子SIMATIC S7-1200控制器、KTP1000人机界面及G120变频器构成,充分体现了成本低、性能稳定、操作简便的优势,并充分满足了复合涂布机高精度快速控制的要求。


前言

        近年来我国的轻工业在国家政策的有力扶持下高速发展,规模不断扩大,已经建立起了比较完整的工业体系,迈入世界轻工业生产大国行列。在全国各地纷纷建立了轻工商品的国际制造中心和采购中心,并已成为重要的国际贸易集散地和供应地。

  但是对于我国的轻工装备而言,技术整体水平不高,能源、资源消耗过多等问题也日益凸显。问题主要在于轻工业是以中小企业和传统产业为主体的制造业群体,就轻工行业的整体情况看,企业发展水平参差不齐,企业自动化、信息化发展也不够平衡,迫切需要用先进的自动化技术与信息技术改造和提升传统设备水平。


汕头远东公司简介

        轻工装备制造业是汕头市的传统产业和出口重点行业之一。改革开放以来,汕头市较早吸收、引进了国内外先进设备和技术,并在其基础上进行创新,使轻工装备制造业发展到了相当规模,形成了以包装印刷、塑料机械和专用设备制造为主导、多业并举的发展格局。

        据汕头市远东轻化装备有限公司董事长、总经理熊鸿先生介绍,远东公司是粤东地区较具规模的专业研发设计、制造大型成套塑料、包装机械设备的企业。公司始建于1985年,经过二十多年的努力拼搏和不断发展,现已建成一座占地10万平方米、固定资产两亿元、集科研、生产一体化的园林式高新技术产业基地——远东工业园,并拥有一支由近百位科研人员和三百多位技术工人组成的员工队伍。公司是国家、省高新技术企业、省装备制造业典型企业、市装备制造业重点企业,通过ISO9001国际质量标准认证。重点产品除复合涂布机组外还包括塑料挤出淋膜复合机组、三层共挤双向拉伸(BOPP、BOPET)薄膜生产线成套设备、塑料扁丝拉丝机组等。


复合涂布机组工艺及对控制系统的需求

        目前我国正在大力发展低碳经济,对香烟、食品、酒类等包装材料提出了“绿色包装”的要求并已形成不可阻挡的发展趋势。包装材料市场正处于平稳过渡阶段,镀铝卡纸与铝箔复合卡、PET覆膜卡同时并存。FTB系列多功能复合涂布机组正是以其独特的兼容性——多功能赢得广大用户的青睐。该机组既可以生产高品质的镀铝转移卡、纸,也能生产市场上尚存的铝箔复合卡、PET高-光复膜卡,还能对镀铝纸的底层、面层直接涂布。目前,对镀铝转移卡、纸的生产,国内流行两种不同的工艺:前上色工艺和后上色2艺,该机组都适用。运用前上色法生产,国内外曾采用膜面向下、纸面向上的工艺路线,在烘干100g/m2以下的薄纸时,会因受热过高、过快而发生鱼鳞状凹凸变形,但采用FTB系列多功能复合涂布机组的工艺路线可以避免该缺陷的发生。

       复合涂布机组由第一基材放送机架、背涂涂布头、第一冷却牵引部、上胶湿式复合部、辅放送机、涂布头机构、组合式烘道、第二冷却牵引部、纸卷取机等部分构成,需要由控制系统完成对整机放卷、除湿、上胶、复合、上色、干燥、回湿定型、冷却、收卷等的速度和多段张力实现动态同步自动控制及在线检测。

(FTB系列多功能复合涂布机组工艺流程图)

针对复合涂布机组控制系统的工艺流程及设备特点,远东公司电气部经理陈伟龙先生指出,包括PLC、变频器、人机界面等产品在内的自动控制系统必须满足以下要求:

  • 系统运行稳定、可靠性高;

复合涂布机组对于连续生产有较高要求,一旦因故障停机将导致巨额损失,因此必须选用符合国际一流标准的控制系统。

  • 保证整机控制精度;

复合涂布机组的张力控制精度、烘道控温精度、涂布精度和收卷精度等是衡量整机性能的关键指标,对相应的控制产品提出了很高的要求。

  • 满足高速生产需求。

        为提升包装材料的生产效率,世界上先进的复合涂布机组的生产速度不断提高,能否实现高速生产将是对控制系统的最大考验。

        2009年8月,通过与西门子公司反复沟通论证,远东公司最终选择了西门子全集成自动化解决方案。对于此次合作,远东公司熊总给予了很高期望,“我们在多年以前就已和西门子公司有过成功的合作经验,包括分切机、吹膜机等在内的多种机组已从西门子公司提供的解决方案充分受益,”熊总确信,“此次合作,我们看重的是西门子公司一贯秉承的认真务实的工作作风和过硬的产品质量及完善的服务保障体系,西门子是我们的最佳选择!”


控制系统硬件设计

  •  可编程控制器(PLC)选用1台西门子公司专为制造行业设计的创新型模块化控制器SIMATIC  S7-1200 。该控制器具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点,适用于多种应用,能够保障现有投资的长期安全。同时该控制器具有可扩展的灵活设计,符合工业通讯最高标准的PROFINET通讯接口,以及全面的集成工艺功能等特点。PLC作为控制系统的核心,用来连接现场操作按钮、接近开关和张力传感器等信号,通过PROFINET网络连接人机界面及串行通讯方式与变频器进行数据交换。
  •  矢量电机驱动控制选用9台西门子SINAMICS G120变频器,G120是西门子新推出的变频器产品,其优点为:模块化设计,备件简单方便,使用更加灵活;能够将再生能量回馈电网,降低了用户的使用成本,更加节能;散热方式改进,延长了使用寿命,在恶劣环境下使用更加可靠。
  •  每套机组配备一台具有PROFINET接口的SIMATIC HMI 产品—KTP1000主要用于基本的操作员控制和监视任务。除了触摸屏操作以外,KTP1000 还具有 8 个可组态的、具有触摸反馈功能的按钮,提升了应用性能和操作的简便性。


卓越的性能带来显著效益和良好口碑


         在远东公司全面采用了西门子提供的控制系统解决方案以后,整条生产线各分部之间的速度同步、张力控制都收到了完美的控制效果,使机组的涂布速度达180米/分,调速精度达万分之一;同时可靠的闭环控制保证了稳定的收、放卷张力和涂布均匀;烘道热风均匀地达到±2.5℃的准确度,既保证烘干质量又提高了生产速度,节能省电,整机控制系统的可靠运行保障了制品的高质量、高档次。

        东莞某激光全息产品制造厂经过半年多时间的生产应用,认为FTB型电脑自动多功能复合涂布机组是生产镭射膜的理想设备。通过生产过程的实际应用来看,由于控制系统的运行稳定、精度高,使设备涂布均匀、涂布量恒定并达到收卷平整的效果。制品完全达到烟标印刷领域高端产品的标准。

        汕头市某彩印公司从远东公司购进FTB型多功能复合涂布机组后,主要用于镀铝转移金银卡的生产。投产近三个月以来,机组各项技术指标均能达到公司生产工艺的要求,优势表现在上胶均匀,涂胶量调节方便,贴合牢固平整,网纹上色均匀,各段张力控制稳定、精度高。烘道加温控制精确,热风均匀,干燥效率高。同时由于该机应用了西门子全集成解决方案,使得机电一体化程度高,操作十分方便、生产的产品质量稳定、不弯曲变形、上色均匀、光亮度高、收卷整齐,成品率高达95%以上。


步步为营 赢在未来

        在经历了与西门子多次愉快合作之后,远东公司熊总对西门子产品、服务意识和技术能力都表示了肯定。熊总认为:“虽然我们现在的产品在整体上与国外先进水平还存在着一定的差距,但这种差距更多的是体现在机组的基础材料、装配精度等方面,有了西门子的保驾护航,我们的设备已经达到国际领先的数字化控制水准,将一步一个脚印地稳步提升产品质量,先保证质量,再追求数量,同时也希望西门子可以针对我国工业现场的特点,继续提高系统的抗干扰性能,让更多的用户从中受益。”

        “踏踏实实做事,实实在在做人”是熊总个人一直以来信奉的原则,也是远东公司自始至终都在追求的企业文化。远东公司和西门子的合作还将继续深入下去,“高质量的产品、良好的服务和不断开拓创新”的企业精神也将继续引领远东公司满怀信心地走向国际,开创未来。



FTB系列多功能复合涂布机组工艺流程图




控制系统硬件设计

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