台达机电产品在玻璃纤维后处理工艺中的应用

摘要：文章叙述台达的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上的成功应用。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。

关键词：玻璃纤维 处理生产线 工序制造

1 引言

　　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。

2 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.

2．2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。

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,高均一性适应应.

2．6纠偏控制器+.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）

图2 电气系统结构图

  
　 图3 参数设定

图5参数显示画面

图6 警报显示画面

图7 班产统计画面

 图8 班产查询画面

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

张力

张力KG

起始张力

图9 锥度控制原理图

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 其它设计

　　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.

• 程序设计
  • 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.