台达机电产品在玻璃纤维后处理工艺中的应用
导语：每年世界玻璃纤维250万吨总产量中，电子材料玻璃纤维年产量已突破30万吨
每年世界玻璃纤维250万吨总产量中，电子材料玻璃纤维年产量已突破30万吨，该电子材料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。本项目上台达的EH高功能可编程、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。 1 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。 1．1 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. 1．2.玻璃纤维后处理系统工艺玻璃纤维后处理系统工艺过程参见示意图，如图1所示。
图1 玻璃纤维后处理系统工艺过程示意图 2电气系统配置设计 2．1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. 2．2PLC 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。 2．3变频器 VFD022M43A--前牵引控制. VFD022M43A---后牵引控制. • 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18KHz，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，达率高达38400bps • 自动加减速最佳化控制功能 • 智能化风冷技术应用 2．4烘箱部分 VFD055M43A*4循环风机,VFD055M43A排气电机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VDF055M43A变频器拖动循环风机，1台3.7KW排废风机,选用VFD037M43A. 2．5收卷控制收卷伺服控制：伺服电机ASMT30M250AK 伺服驱动器ASDA-A3021MA. • 五机一体 • 内涵运动 • 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,高均一性适应应. 2．6纠偏+.同步电机 控制纠偏,跟随2个位移传感器做位置跟随,防治跑偏。 2．7编码器 测定纤维长度，1PLUSE/1MM 2．8电气系统结构图（图2）
3 文本画面规划
图3 参数设定
图5参数显示画面
4 工艺系统自动化原理设计 4．1对于锥度的一些计算（参见图9锥度控制原理图）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
4．2后牵引系统控制原理（参见图10控制原理图）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。
图10后牵引系统控制原理 4．3电子纠偏装置原理设计（参见图11控制原理）根据两边位置控制同步电机做位置跟随,保证收卷位置
图11 电子纠偏装置原理设计 4．4 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 4．5 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. 4．6 设计扭矩: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. 文本的画面更换用PLC内部的寄存器控制. 5 程序设计 5.1 流程图见图12所示：
图12 程序流程图 5．2 PLC输入输出点规划：
5．3 伺服参数设置: P1-00----000 P1-01----03 P1-07----2 P1-12---010CH给定 P1-36--- P1-44---1 P1-45---1 P2-00----30 P3-00----04 P3-01---1 P3-02---1 P3-05---2 6 结束语该系统上台达的EH高功能可编程,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.
图1 玻璃纤维后处理系统工艺过程示意图 2电气系统配置设计 2．1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. 2．2PLC 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。 2．3变频器 VFD022M43A--前牵引控制. VFD022M43A---后牵引控制. • 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18KHz，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，达率高达38400bps • 自动加减速最佳化控制功能 • 智能化风冷技术应用 2．4烘箱部分 VFD055M43A*4循环风机,VFD055M43A排气电机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VDF055M43A变频器拖动循环风机，1台3.7KW排废风机,选用VFD037M43A. 2．5收卷控制收卷伺服控制：伺服电机ASMT30M250AK 伺服驱动器ASDA-A3021MA. • 五机一体 • 内涵运动 • 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,高均一性适应应. 2．6纠偏+.同步电机 控制纠偏,跟随2个位移传感器做位置跟随,防治跑偏。 2．7编码器 测定纤维长度，1PLUSE/1MM 2．8电气系统结构图（图2） 3 文本画面规划 图3 参数设定 图5参数显示画面 4 工艺系统自动化原理设计 4．1对于锥度的一些计算（参见图9锥度控制原理图）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 4．2后牵引系统控制原理（参见图10控制原理图）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。 图10后牵引系统控制原理 4．3电子纠偏装置原理设计（参见图11控制原理）根据两边位置控制同步电机做位置跟随,保证收卷位置 图11 电子纠偏装置原理设计 4．4 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 4．5 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. 4．6 设计扭矩: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. 文本的画面更换用PLC内部的寄存器控制. 5 程序设计 5.1 流程图见图12所示： 图12 程序流程图 5．2 PLC输入输出点规划： 5．3 伺服参数设置: P1-00----000 P1-01----03 P1-07----2 P1-12---010CH给定 P1-36--- P1-44---1 P1-45---1 P2-00----30 P3-00----04 P3-01---1 P3-02---1 P3-05---2 6 结束语该系统上台达的EH高功能可编程,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.
