基于PLC和PROFIBUS-DP總線的片材機控制方案分析

一：工藝要求

片材機用于將塑膠原料如PE、PET、PVC或淀粉基可降解料進行加熱、擠壓、塑化成型的一種工藝。成型后的片材用于正壓，負壓吸塑成型為制品。

對于片材壓延而言，由于后續(xù)制品的需求，片材成型后要求厚薄均勻一致，表面光潔度好，無條紋。因此，該機械有以下技術要求：

螺桿模頭的壓力在一種工藝條件下，必須保持一致；要求螺桿擠出馬達必須具有良好的速度精度和恒轉矩特性（低頻大扭矩）；

塑化后的材料進入處理過程中，要求壓延、定輥、定型，三輥具有良好的同步特性和高精度的速度響應特性；

對于高速機型（40m/min線速度）而言，由于系統(tǒng)收卷采用人工方式而不得不采用儲料架；系統(tǒng)在正常生產時，儲料架上下組輥處于同一水平位置，換卷時，儲料架自動上升，換卷成功后，再啟動換卷而使上組輥快速拉到水平位置，使得夾送和三輥保持同步速度；

收卷工序需要自動將成型后的材料收成一定直徑的料卷，供下道工序使用；

二：基于匯川矢量變頻器和PROFIBUS-DP高速總線和的方案；

A：基于交流全閉環(huán)矢量脈沖同步的傳動系統(tǒng)

螺桿閉環(huán)矢量控制技術：

閉環(huán)矢量保證螺桿的低頻大扭矩，高精度速度穩(wěn)定性，保證模頭壓力一致，厚度均勻；

脈沖同步技術（三輥同步）：

閉環(huán)矢量的脈沖同步技術，克服模擬信號的線性誤差，溫度漂移誤差，電壓波動誤差，保證片材的成型質量；

脈沖同步的PID補償同步（夾送）：

儲料裝置的自動控制由夾送馬達的PID參與調整，這樣，在換卷時由外力撐開儲料架儲料，換卷完成后自動跟蹤前級速度，很快達到平衡位置，保證材料張力的一致性；

由MD330張力專用變頻器控制的收卷：

采用普通電機加裝編碼器的方式，通過調整參數(shù)就可以輕松完成張力的自動控制，完全省去PLC控制，既克服了力矩電機容易發(fā)熱的缺點（大卷徑尤其明顯），又可以降低控制系統(tǒng)的成本和復雜的PLC運算；

B：PROFIBUS-DP總線的網絡結構示意

系統(tǒng)采用了高速PROFIBUS-DP國際標準總線。

PLC控制系統(tǒng)完成三輥的速度比例系數(shù)、收卷張力設置、顯示等；并負責將數(shù)據(jù)通過PROFIBUS-DP總線輸入到變頻器；

PLC完成整機的邏輯控制故障處理、數(shù)據(jù)記錄等；

變頻器完成所有的張力閉環(huán)控制、自動平衡浮動輥的位置、三輥同步線速度的嚴格控制；

PLC通過PROFIBUS-DP總線和變頻器可以交換所有的數(shù)據(jù)，即使變頻器參數(shù)被調亂，仍然可以通過一鍵修復的方法來完成所有用戶參數(shù)設置，將維修成本降到最低；

所有PLC到變頻器的連線，已經不再需要復雜的I/O配線，只需要一段適當長度的網絡電纜即可完成所有的工作；

由于采用了通用的PROFIBUS-DP總線技術，使分布在車間的所有機器互聯(lián)組成控制中心成為可能，為管理自動化創(chuàng)造了條件。