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台达自动化产品在橡塑电缆行业的整体解决方案 |
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作者： |
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近20年以来，我国橡塑电缆机械行业与其它行业一样发展迅速，并在入世后的市场竞争中面临严峻的挑战。由于自动化设备技术能够为橡塑电缆生产商带来高生产率和高质量的产品，因此，提高设备自动化技术水平成为提高我国橡塑电缆生产装备市场竞争力，进而有效提升我国橡塑电缆行业综合实力的头等大事。中达电通公司作为一家领先的自动化技术供应商，可为橡塑电缆生产行业提供自动化整体解决方案。
橡塑电缆生产工艺流程
线材进入放线设备在放线张力控制条件下,从预成型辊轮架穿过并被加热,再被挤塑机挤出的橡胶材料作为外套所覆盖；覆盖了橡胶外套的线材,进入生产线主速牵引装置,经过高温硫化（其每分钟的生产速度由变频器控制），再经由履带辅助牵引进入后处理阶段；在芯线折断和成型工艺装置上,经过张力架检测张力作为张力反馈,速度由主速给定,从而以匀速且恒定的张力送线,最后经计米器控制后切割成型。在整条生产线上,主牵引和辅助牵引控制系统工作在速度方式，要求高温处理、微波硫化、后加热速度串联同步，并且各级可以微调及后级同步调整。而钢带放线和成型控制系统则工作在恒转矩方式，通过转矩控制系统的控制，由速度变化引起的转矩波动可降至最小,从而保证了速度和张力的恒定。
基于台达机电产品的配置设计
系统体系结构由台达机电产品构成核心自动化技术平台，参见图1，配置表参见表1。
图1 自动化系统体系结构
表1自动化系统配置表
 基于台达机电产品的整体解决方案
1、 一机多屏
此生产线长度较长，客户需要在生产线不同的地方安装人机，以便在操作时不用走很长的距离来操作及监控设备，据此要求人机之间必须进行通讯，这就是我们平常讲的“主从屏”控制。
利用台达人机的一个非常重要的特点，即有三个通讯口且两个通讯口可以RS232、RS485、RS422进行随意配置。由于每个通讯口都是互相独立的，可以把每一个人机的一个通讯口（此例中采用把人机的COM3 设置为RS485通讯格式 7 E 1 9600）连接起来进行通讯。主机通讯协议采用MODBUS MASTER,从机采用MODBUS SLAVE，而人机间数据的交换采用宏程序来实现。
2、 通讯从站
根据系统变频器、温控器快速通讯的要求，采用两台10.4"人机分别与两台EH PLC通过另两个通讯口（COM1 和COM2）进行通讯。这里之所以不用一机多屏，是因为我们在实际调试时发现用宏程序来做一机多屏时，如果数据很多，数据利用宏程序进行人机交换的速度会受到限制，再加上波特率的限制，从而不可能实现快速的通讯要求。通过在PLC上加装DVP-F485卡（只能作为从站），使得一个PLC能与两个触摸屏通讯，由于变频器、温控器通讯实现了不用通过人机处理而直接与两台PLC通讯，因而大大加快了人机通讯速度。
3、 EASYLINK通讯
根据需要通讯的变频器及温控器数量众多且通讯及时性高的要求，我们采用了台达具有EASYLINK功能的PLC。EASYLINK功能的优点在于通讯程序底层已经写好，没必要再编写复杂的通讯程序，客户只需要设置相应的特殊寄存器即可，这样不但方便可靠，而且速度更快。EASYLINK功能可参考台达PLC编程手册。
4、 变频器同步
整个生产线的控制系统拥有8台变频器，分成七段控制，利用台达通讯的便利性，可实时地读取变频器的频率。只要发现其中一台变频器频率有变化（通过模拟量改动，或者主频、比例给定），系统就会根据一定的比例，调整后续几台变频器的频率，以便使四段速度同步，达到控制张力的目的。
如果同时有两台以上变频器频率通过模拟量微调或者通过人机改变比例、主速时，那么以前一台为准，后续几台的频率值修改都必须屏蔽掉。例如，现场有两个操作工同时修改第二台、第三台变频器的模拟量进行微调频率，那频率修改值以第二台为基准。
频率值是由主频与模拟量辅频设置的，由于在现场模拟量辅频何时改变是不可知的，因此要求系统必须每时每刻都在读取频率，以了解现场变频器频率值的变化，同时在读取频率后，还要根据频率变化进行比例计算，并把计算出的频率值靠通讯的方式写给相应的变频器。基于系统需要实时地读取频率，而且频率给定有两个来源，本方案的难点在于何时把写好的比较值提供给寄存器，然后再用此频率值与读取的频率相比较（以读取的频率当作参考值）。
在本方案的设计过程中，原本想运用04AD+04DA，不过这样虽然写程序更简单，但是会造成客户现场生产线过长（五、六十米长），而且微调的模拟量必须紧靠每一个工位，加大了客户的布线难度。另外，在这么长的线路上模拟量也会有很大的衰减和干扰，而依靠通讯的方式则会相对好一些。因此，我们最终采用了完全用通讯的方式来解决客户同步的要求，尽管这样会使程序编写变得相对复杂一些，特别是编写何时与参考值比较，以及怎样屏蔽后几台频率变化的程序。
5、 PID功能
本方案对微波加热使用了PID控制功能，由于我们在应用PID功能时采用了变速积分及积分饱和限制的改进算法，从而使控制时的超调很小，并且十分稳定。
结束语
通常，控制系统整体解决方案的难点主要在于怎样根据设备工艺要求组成高效稳定的网络，进而使电气产品能够有效地进行通讯。本方案给出了自动化系统集成项目关于通讯问题的深入分析与设计方法。基于台达机电单一的自动化平台，此解决方案为实现系统通讯的整体集成提供了相对于异构自动化平台通常难以顺畅集成的工程技术优势。
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(9/18/2009) |
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