基于PLC和PROFIBUS-DP总线的片材机控制方案分析

一：工艺要求

片材机用于将塑胶原料如PE、PET、PVC或淀粉基可降解料进行加热、挤压、塑化成型的一种工艺。成型后的片材用于正压，负压吸塑成型为制品。

对于片材压延而言，由于后续制品的需求，片材成型后要求厚薄均匀一致，表面光洁度好，无条纹。因此，该机械有以下技术要求：

螺杆模头的压力在一种工艺条件下，必须保持一致；要求螺杆挤出马达必须具有良好的速度精度和恒转矩特性（低频大扭矩）；

塑化后的材料进入处理过程中，要求压延、定辊、定型，三辊具有良好的同步特性和高精度的速度响应特性；

对于高速机型（40m/min线速度）而言，由于系统收卷采用人工方式而不得不采用储料架；系统在正常生产时，储料架上下组辊处于同一水平位置，换卷时，储料架自动上升，换卷成功后，再启动换卷而使上组辊快速拉到水平位置，使得夹送和三辊保持同步速度；

收卷工序需要自动将成型后的材料收成一定直径的料卷，供下道工序使用；

二：基于汇川矢量变频器和PROFIBUS-DP高速总线和的方案；

A：基于交流全闭环矢量脉冲同步的传动系统

螺杆闭环矢量控制技术：

闭环矢量保证螺杆的低频大扭矩，高精度速度稳定性，保证模头压力一致，厚度均匀；

脉冲同步技术（三辊同步）：

闭环矢量的脉冲同步技术，克服模拟信号的线性误差，温度漂移误差，电压波动误差，保证片材的成型质量；

脉冲同步的PID补偿同步（夹送）：

储料装置的自动控制由夹送马达的PID参与调整，这样，在换卷时由外力撑开储料架储料，换卷完成后自动跟踪前级速度，很快达到平衡位置，保证材料张力的一致性；

由MD330张力专用变频器控制的收卷：

采用普通电机加装编码器的方式，通过调整参数就可以轻松完成张力的自动控制，完全省去PLC控制，既克服了力矩电机容易发热的缺点（大卷径尤其明显），又可以降低控制系统的成本和复杂的PLC运算；

B：PROFIBUS-DP总线的网络结构示意

系统采用了高速PROFIBUS-DP国际标准总线。

PLC控制系统完成三辊的速度比例系数、收卷张力设置、显示等；并负责将数据通过PROFIBUS-DP总线输入到变频器；

PLC完成整机的逻辑控制故障处理、数据记录等；

变频器完成所有的张力闭环控制、自动平衡浮动辊的位置、三辊同步线速度的严格控制；

PLC通过PROFIBUS-DP总线和变频器可以交换所有的数据，即使变频器参数被调乱，仍然可以通过一键修复的方法来完成所有用户参数设置，将维修成本降到最低；

所有PLC到变频器的连线，已经不再需要复杂的I/O配线，只需要一段适当长度的网络电缆即可完成所有的工作；

由于采用了通用的PROFIBUS-DP总线技术，使分布在车间的所有机器互联组成控制中心成为可能，为管理自动化创造了条件。

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