臺達機電產品應用在玻璃纖維后處理工藝中
摘要：文章敘述臺達的EH高功能可編程控制器、變頻器、文本顯示器、中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線上的成功應用。提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展。
關鍵詞：玻璃纖維 處理生產線 工序制造
1、引言
每年世界玻璃纖維250萬噸總產量中，電子材料玻璃纖維年產量已突破30萬噸，該電子材料玻璃纖維布代表了當今玻璃纖維精密織造的最高水平，電子級玻璃纖維中國俗稱”E布”，一般經織造成、脫蠟、表面涂偶聯劑等工序制造。
2、玻璃纖維后處理設備構成
玻璃纖維后處理設備分開卷機構，浸涂機構(浸涂表面涂偶聯劑)，烘烤機構，前牽引，后牽引，收卷部份。
1．1 玻璃纖維后處理系統要求
開卷部分恒張力控制，速度可以調節
收卷部分變張力控制，張力變化，達到收緊纖維，收卷整齊，間隙均勻。
后牽引部分，要求收緊后和前牽引同步，
可以測定纖維長度誤差+-1MM，糾偏要求誤差+-1MM.
1．2.玻璃纖維后處理系統工藝
玻璃纖維后處理系統工藝過程參見示意圖，如圖1所示。
2電氣系統配置設計
2．1人機選用臺達的文本顯示器臺達TP04
•STN LCD 128*64
•256K內存
•2個通訊口COM1(RS232) COM2(RS485)
•薄膜式按鍵
•DC24V(-10%-20%)
•內建萬年歷功能
•三種語言切換
•多種圖形,按鈕,組件功能.
2．2控制器PLC DVP32EH00R2
該機種為臺達高功能主機,16入/16出. 具有以下特點
•2個通訊口,可以擴充到3個
•內建高速輸入/輸出
•200KHz高速計數器、200KHz脈波輸出
•豐富的指令，功能強大，超穩定的電氣特性。
2．3變頻器
VFD022M43A--前牽引控制.
VFD022M43A---后牽引控制.
•迷你型微型化結構設計、體積小，易操作
•高度運行穩定性，性能完善，功能齊全
•載波頻率高達18KHz，實現靜音運轉; 0.1-400Hz
•7段速控制及簡易PLC自動程序運轉
•高速通訊接口，達率高達38400bps
•自動加減速最佳化控制功能
•智能化風冷技術應用
2．4烘箱部分
VFD055M43A*4循環風機,VFD055M43A排氣電機將浸涂后的纖維布進入4個烘烤箱中烘烤，4個烘箱的溫度由溫控器控制，溫控器選用臺達的DTA4896，總共4個單獨控制溫度；總共4臺VDF055M43A變頻器拖動循環風機，1臺3.7KW排廢風機,選用VFD037M43A.
2．5收卷控制
收卷伺服控制：伺服電機ASMT30M250AK
伺服驅動器ASDA-A3021MA.
•五機一體
•內涵運動控制器
•性能優異
•指令平滑功能
•軟件功能
•通訊功能通訊接口 RS232/RS485
•3種工作模式
•10種控制模式自由切換
•自動增益調整
•高響應,高均一性適應應.
2．6糾偏控制器+.同步電機 控制糾偏,跟隨2個位移傳感器做位置跟隨,防治跑偏。
2．7編碼器 測定纖維長度，1PLUSE/1MM
2．8電氣系統結構圖（圖2）
3、文本畫面規劃
4、工藝系統自動化原理設計
4．1對于錐度的一些計算（參見圖9錐度控制原理圖）
錐度用于在張力補償，當收卷直徑加大到一定時候，每增加100米張力增加1%，滿足張力控制，輥徑一直在增加，其數學模型可以根據原始輥徑與纖維厚度計算，根據公式輥徑=D0+增加輥徑
增加輥徑=（收卷長度/PI）層數
其中：D0---原始輥徑
PI=3.14
收卷長度=編碼器反饋值
張力=扭矩/輥子半徑
舉例說明：
如收卷長度2400米，錐度起始長度1000米，錐度設定50，額定扭矩=14.2N.M 扭矩設定值=50%
則：錐度控制長度 2400-1000=1400米
增加扭矩 1400/50=28
28*1%=28%
實際扭矩=14.2*78%=11.076
實際張力需要乘以減速比13 則實際為(11.076/0.38)*13=37.8KG
4．2后牽引系統控制原理（參見圖10控制原理圖）
后牽引在浮動輥未動作,定速運轉
若浮動輥啟動,變速運行,速度利用PID調節，達到速度控制。
4．3電子糾偏裝置原理設計（參見圖11控制原理）
根據兩邊位置控制同步電機做位置跟隨,保證收卷位置。
4．4 纖維長度測量
編碼器輸出A/B相信號,利用PLC的C251硬件高速脈沖輸入測定步長,占用HHSCO,1PULSE對應1MM,硬件高速口的RESET和START用內部M1264,M1264 ,M1273/M1274控制.
D1225=1 為1倍頻模式
4．5 班產計算
根據設定的當前班次,計算班產,如更換卷則需要重新計算班產,同時記錄時間和日期.
甲乙丙班產合計為總產.
根據時間,日期和年月可以查詢產量,需要占用5個文件寄存器,可以讀出和寫入.
此時候,程序采用變址寄存器E/F來尋址.非常便捷.
EH PLC文件寄存器共10000個.
4．6 其它設計
扭矩:用通訊方式寫入地址010CH,伺服扭矩參數1.讀取伺服的輸出狀態0409H,利用臺達PLC 的SON指令判斷ON 位,確定輸出狀態.
張力計算前面已經介紹,主要是增加的卷徑計算,最終資料為一離散數列.
扭矩需要做一定的補償,引入錐度算法,可以逼近實際扭矩.
該數學公式中輥徑,扭矩,張力均為變量.
張力=扭矩/輥徑
讀伺服輸出P4-07,監控伺服輸出狀態.
文本的畫面更換用PLC內部的寄存器控制.
5、程序設計
5.1流程圖
見圖12所示：
5．2 PLC輸入輸出點規劃：
5．3 伺服參數設置:
P1-00----000
P1-01----03
P1-07----2
P1-12---010CH給定
P1-36---
P1-44---1
P1-45---1
P2-00----30
P3-00----04
P3-01---1
P3-02---1
P3-05---2
6、結束語
該系統上臺達的EH高功能可編程控制器,變頻器,文本顯示器,中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線成功應用,控制大卷徑放料和收料,全套的機電產品高性能的表現,方便用戶的維護和使用,系統穩定得到用戶的好評,這是其它產品所無法比擬的. 提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展。
關鍵詞：玻璃纖維 處理生產線 工序制造
1、引言
每年世界玻璃纖維250萬噸總產量中，電子材料玻璃纖維年產量已突破30萬噸，該電子材料玻璃纖維布代表了當今玻璃纖維精密織造的最高水平，電子級玻璃纖維中國俗稱”E布”，一般經織造成、脫蠟、表面涂偶聯劑等工序制造。
2、玻璃纖維后處理設備構成
玻璃纖維后處理設備分開卷機構，浸涂機構(浸涂表面涂偶聯劑)，烘烤機構，前牽引，后牽引，收卷部份。
1．1 玻璃纖維后處理系統要求
開卷部分恒張力控制，速度可以調節
收卷部分變張力控制，張力變化，達到收緊纖維，收卷整齊，間隙均勻。
后牽引部分，要求收緊后和前牽引同步，
可以測定纖維長度誤差+-1MM，糾偏要求誤差+-1MM.
1．2.玻璃纖維后處理系統工藝
玻璃纖維后處理系統工藝過程參見示意圖，如圖1所示。
2電氣系統配置設計
2．1人機選用臺達的文本顯示器臺達TP04
•STN LCD 128*64
•256K內存
•2個通訊口COM1(RS232) COM2(RS485)
•薄膜式按鍵
•DC24V(-10%-20%)
•內建萬年歷功能
•三種語言切換
•多種圖形,按鈕,組件功能.
2．2控制器PLC DVP32EH00R2
該機種為臺達高功能主機,16入/16出. 具有以下特點
•2個通訊口,可以擴充到3個
•內建高速輸入/輸出
•200KHz高速計數器、200KHz脈波輸出
•豐富的指令，功能強大，超穩定的電氣特性。
2．3變頻器
VFD022M43A--前牽引控制.
VFD022M43A---后牽引控制.
•迷你型微型化結構設計、體積小，易操作
•高度運行穩定性，性能完善，功能齊全
•載波頻率高達18KHz，實現靜音運轉; 0.1-400Hz
•7段速控制及簡易PLC自動程序運轉
•高速通訊接口，達率高達38400bps
•自動加減速最佳化控制功能
•智能化風冷技術應用
2．4烘箱部分
VFD055M43A*4循環風機,VFD055M43A排氣電機將浸涂后的纖維布進入4個烘烤箱中烘烤，4個烘箱的溫度由溫控器控制，溫控器選用臺達的DTA4896，總共4個單獨控制溫度；總共4臺VDF055M43A變頻器拖動循環風機，1臺3.7KW排廢風機,選用VFD037M43A.
2．5收卷控制
收卷伺服控制：伺服電機ASMT30M250AK
伺服驅動器ASDA-A3021MA.
•五機一體
•內涵運動控制器
•性能優異
•指令平滑功能
•軟件功能
•通訊功能通訊接口 RS232/RS485
•3種工作模式
•10種控制模式自由切換
•自動增益調整
•高響應,高均一性適應應.
2．6糾偏控制器+.同步電機 控制糾偏,跟隨2個位移傳感器做位置跟隨,防治跑偏。
2．7編碼器 測定纖維長度，1PLUSE/1MM
2．8電氣系統結構圖（圖2）
3、文本畫面規劃
4、工藝系統自動化原理設計
4．1對于錐度的一些計算（參見圖9錐度控制原理圖）
錐度用于在張力補償，當收卷直徑加大到一定時候，每增加100米張力增加1%，滿足張力控制，輥徑一直在增加，其數學模型可以根據原始輥徑與纖維厚度計算，根據公式輥徑=D0+增加輥徑
增加輥徑=（收卷長度/PI）層數
其中：D0---原始輥徑
PI=3.14
收卷長度=編碼器反饋值
張力=扭矩/輥子半徑
舉例說明：
如收卷長度2400米，錐度起始長度1000米，錐度設定50，額定扭矩=14.2N.M 扭矩設定值=50%
則：錐度控制長度 2400-1000=1400米
增加扭矩 1400/50=28
28*1%=28%
實際扭矩=14.2*78%=11.076
實際張力需要乘以減速比13 則實際為(11.076/0.38)*13=37.8KG
4．2后牽引系統控制原理（參見圖10控制原理圖）
后牽引在浮動輥未動作,定速運轉
若浮動輥啟動,變速運行,速度利用PID調節，達到速度控制。
4．3電子糾偏裝置原理設計（參見圖11控制原理）
根據兩邊位置控制同步電機做位置跟隨,保證收卷位置。
4．4 纖維長度測量
編碼器輸出A/B相信號,利用PLC的C251硬件高速脈沖輸入測定步長,占用HHSCO,1PULSE對應1MM,硬件高速口的RESET和START用內部M1264,M1264 ,M1273/M1274控制.
D1225=1 為1倍頻模式
4．5 班產計算
根據設定的當前班次,計算班產,如更換卷則需要重新計算班產,同時記錄時間和日期.
甲乙丙班產合計為總產.
根據時間,日期和年月可以查詢產量,需要占用5個文件寄存器,可以讀出和寫入.
此時候,程序采用變址寄存器E/F來尋址.非常便捷.
EH PLC文件寄存器共10000個.
4．6 其它設計
扭矩:用通訊方式寫入地址010CH,伺服扭矩參數1.讀取伺服的輸出狀態0409H,利用臺達PLC 的SON指令判斷ON 位,確定輸出狀態.
張力計算前面已經介紹,主要是增加的卷徑計算,最終資料為一離散數列.
扭矩需要做一定的補償,引入錐度算法,可以逼近實際扭矩.
該數學公式中輥徑,扭矩,張力均為變量.
張力=扭矩/輥徑
讀伺服輸出P4-07,監控伺服輸出狀態.
文本的畫面更換用PLC內部的寄存器控制.
5、程序設計
5.1流程圖
見圖12所示：
5．2 PLC輸入輸出點規劃：
5．3 伺服參數設置:
P1-00----000
P1-01----03
P1-07----2
P1-12---010CH給定
P1-36---
P1-44---1
P1-45---1
P2-00----30
P3-00----04
P3-01---1
P3-02---1
P3-05---2
6、結束語
該系統上臺達的EH高功能可編程控制器,變頻器,文本顯示器,中慣量伺服在玻璃纖維后處理生產線成功應用,控制大卷徑放料和收料,全套的機電產品高性能的表現,方便用戶的維護和使用,系統穩定得到用戶的好評,這是其它產品所無法比擬的. 提高了中國纖維布處理能力和中國電子印刷板設備水平的發展。
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