全闭环脉冲同步高速总线片材机控制方案

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）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：

1：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）；

2：塑化后的材料进行压延、定辊、定型；要求三辊具有良好的同步特性和高精度的速度响应特性；

3：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。而使夹送和三辊保持同步速度；

4：收卷工序需要自动的将成型后的材料收成一定直径的料卷，供下道工序使用；

系统的机械传动示意图如下所示意

图1：片材机的机械传动系统简图

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

1：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；

2：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；

3：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，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；
 
4：由MD330张力专用变频器控制的收卷

采用普通马达加装编码器的方式，通过调整一些参数就可以轻松的完成张力的自动控制，完全省去PLC控制，即克服了力矩马达容易发热的缺点（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；

图2：全闭环矢量，脉冲同步的传动系统图

B：PROFIBUS-DP总线的网络结构示意

图3：基于SIEMENS DP主系统的汇川变频DP从系统简图

系统采用了高速PROFIBUS-DP国际标准总线。

1：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；

2：PLC完成整机的逻辑控制故障处理、数据记录等；

3：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；

4：PLC通过PROFIBUS-DP总线和变频器可以交换所有的数据，即使变频器参数被用户调乱，仍然可以通过类似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；

5：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；

6：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；