系統(tǒng)方案——蜂窩紙板生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

——這個(gè)全新的蜂窩紙板制造方案是一個(gè)要求在大約150米的生產(chǎn)空間范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)每分鐘生產(chǎn)200張蜂窩紙板的，帶有延展功能的VISNO打漿制紙系統(tǒng)。為了在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦損耗的操作，該生產(chǎn)線的集成控制系統(tǒng)采用了奧地利Sigmatek公司先進(jìn)的PLC系統(tǒng) —— DIAS。這個(gè)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲的方案使用了帶有旋轉(zhuǎn)測(cè)量編碼器設(shè)備的4個(gè)CPU模塊來(lái)控制42根伺服驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，從而大大節(jié)約了所需要敷設(shè)電纜和相關(guān)的減速傳動(dòng)機(jī)械，減少了輔助的處理程序，并大大縮短了操作的延時(shí)。同時(shí)，這套系統(tǒng)也代表了當(dāng)今“無(wú)軸傳動(dòng)”的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)難點(diǎn):生產(chǎn)過(guò)程的控制
——蜂窩型的紙板制品是由兩層封面層和一層中心層粘接而成，這類(lèi)似于一種“夾心餅干”的概念。而正是這種特殊的結(jié)構(gòu)，能夠在同等的單位重量下，提供比當(dāng)今流行的普通瓦楞紙板更高的強(qiáng)度。而對(duì)于中心層施加不同程度的拉伸力就能生產(chǎn)出不同規(guī)格的產(chǎn)品。因此在整個(gè)生產(chǎn)路程中，需要不斷的調(diào)校中心層拉伸力的方向和大小，以滿足不同延展工藝以及不同層數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在安裝了4個(gè)帶有獨(dú)立PLC CPU的伺服處理終端后，多種簡(jiǎn)易的菜單操作也得以輕松實(shí)現(xiàn)。
——在總共150米的設(shè)備縱向排布如下：一個(gè)原料供應(yīng)系統(tǒng)，一個(gè)膨脹減壓系統(tǒng)，一個(gè)干燥箱，一個(gè)牽引拉伸系統(tǒng)，一個(gè)滾動(dòng)干燥帶和一個(gè)切割設(shè)備。

延展系統(tǒng)
——該工藝的初始工序是將有厚度的原料半成品在進(jìn)入系統(tǒng)前要對(duì)其進(jìn)行對(duì)折。該工段被分成一些獨(dú)立的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。它門(mén)的寬度在1.5到2米之間。

干燥箱
——延展后的那些裸露的“核心”層直接堆放在20米長(zhǎng)的干燥器之中。經(jīng)過(guò)干燥后會(huì)立即檢測(cè)原料的規(guī)格。如果有不合格的半成品，則立即被剔除。根據(jù)工藝的需求，偶爾也會(huì)改變一下干燥箱的工作時(shí)間間隔，并與其他相關(guān)的時(shí)間相疊加，但這只作為輔助的工序。

牽引拉伸
——初始干燥工序后，“核心”層就進(jìn)入牽引拉伸階段。在涂敷刀具旁裝有兩個(gè)組合在一起的接觸片，對(duì)核心層敷上均勻的粘接劑，粘接劑涂敷的厚度和寬度都有一定的標(biāo)準(zhǔn)。傳送粘貼劑的滾筒由伺服驅(qū)動(dòng)。以保證電機(jī)能良好的同步旋轉(zhuǎn)以避免產(chǎn)生相交和橫斷。轉(zhuǎn)動(dòng)軸上都有一些標(biāo)記部件隨軸聯(lián)動(dòng)，并不斷記錄兩根傳動(dòng)軸的數(shù)據(jù)。
牽引系統(tǒng)是置于一系列的大型的檢測(cè)裝置和有復(fù)雜技術(shù)要求的力學(xué)機(jī)械之前的。檢測(cè)裝置主要檢測(cè)和速度有關(guān)的部分。通過(guò)不斷調(diào)節(jié)軸控精度使速度達(dá)到某個(gè)水平固定的設(shè)定值，使核心層上的粘膠的寬度和厚度確保不變，且確保其精度。如此便使整個(gè)系統(tǒng)的操作更簡(jiǎn)便，工序操作更直觀。

干燥帶
——將兩層表層同蜂窩狀的核心層粘合后就是要通過(guò)一段30米長(zhǎng)的干燥帶。干燥帶的主要要求之一就是對(duì)速度的兩級(jí)控制。在干燥帶下，所有聯(lián)動(dòng)的伺服軸都各自有相對(duì)應(yīng)的速度，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量出的各種參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
——同時(shí)，在寬度范圍為1.5到2米的蜂窩狀紙板導(dǎo)軌上，分散分布一些邊緣毛刺的切削設(shè)備，以保證產(chǎn)品的美觀。

特大號(hào)的切削刀具
——工藝要求刀具的切割范圍為250米，切割厚度度在1到20厘米之間。同時(shí)應(yīng)用一個(gè)40噸的水泥塊來(lái)起到一個(gè)巨大的鎮(zhèn)流電阻的作用。加上一個(gè)最大切削速度為3.3米/秒的伺服驅(qū)動(dòng)飛剪刀具后，切削工具總共為1噸。其每分鐘200米的切削速度以及精確的落刀位置，都令人驚訝，而且相對(duì)應(yīng)的，其生產(chǎn)速度也是可調(diào)整的。即紙板長(zhǎng)度能夠做到從70到700厘米可調(diào)，切割速度許達(dá)到20米每秒。由一個(gè)偏心輪在控制刀具做類(lèi)似圓周的運(yùn)動(dòng)，可不斷調(diào)整角度，無(wú)須動(dòng)用人工調(diào)節(jié)以維持刀具的圓周運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)接收各種復(fù)雜的輸入信號(hào)然后對(duì)各個(gè)軸動(dòng)做統(tǒng)一控制，以達(dá)成角度同步化。但該操作生產(chǎn)速度沒(méi)有影響。

Sigmatek產(chǎn)品技術(shù)的應(yīng)用
——該系統(tǒng)需要同時(shí)控制42根軸，按照工段分組聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。Sigmatek的技術(shù)人員精確的判斷出，只需要使用4個(gè)CPU的計(jì)算能力就可以實(shí)現(xiàn)合理的控制，以便節(jié)約硬件成本：延展系統(tǒng)的CPU控制12根軸，核心組CPU控制12根軸，層疊工段CPU控制10根軸，切削刀具CPU控制8個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸。通過(guò)重新規(guī)劃設(shè)備裝置，每個(gè)模塊CPU都和控制終端（HMI）相連接，這樣就使及時(shí)的控制和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警變成可能。在延展模塊中，通常將延展功能和輸入儲(chǔ)存功能分組使用，這就能讓相關(guān)人員執(zhí)行不同的過(guò)程操作。對(duì)于其他三個(gè)模塊亦然。
——所有的CPU運(yùn)算終端，都運(yùn)用了傳輸速度達(dá)到11M的DIAS總線來(lái)連接。該生產(chǎn)系統(tǒng)以協(xié)調(diào)性為第一準(zhǔn)則。通過(guò)使用PLC系統(tǒng)運(yùn)行中單平臺(tái)單任務(wù)控制和整體聯(lián)動(dòng)的操作特性，就使協(xié)調(diào)性發(fā)揮的淋漓盡致。通過(guò)Sigmatek的LASAL軟件系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的程序結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)潔明了，非常直觀。它按程序執(zhí)行的必要性等級(jí)劃分來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)權(quán)限和削減程序耗費(fèi)的資源。各個(gè)運(yùn)算終端也是基于同一個(gè)過(guò)程工藝而配置。該程序涵蓋了同一軟件環(huán)境下的所有關(guān)聯(lián)功能。從而大大方便了日后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改造或者整合時(shí)所可能進(jìn)行的修改工作。
——整個(gè)DIAS系統(tǒng)配置有如下部件：帶有CPU的控制終端，開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊，模擬量輸入輸出模塊，伺服定位模塊。DIAS總線使用了扁平電纜和光纖作為數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)。
——所有的模塊組成了PLC控制系統(tǒng)并提供完善的伺服技術(shù)。系統(tǒng)響應(yīng)周期為3ms，不論是控制12根軸的延展模塊，還是大型的切割機(jī)械皆亦然。
——對(duì)于切割刀具而言，同步啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是最重要的要求。八個(gè)電機(jī)，每四個(gè)一面分別對(duì)應(yīng)啟動(dòng)偏轉(zhuǎn)安裝的刀具。所有的軸都能確保同步旋轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)可以安裝電流調(diào)整回路，控制器接收其信號(hào)后可以起到調(diào)節(jié)位置的作用。伺服驅(qū)動(dòng)軸和NC模塊相連接。該模塊由增量調(diào)整電路，一個(gè)模擬輸出端口，一個(gè)接受末端電路信號(hào)輸入輸出口。要檢測(cè)不斷更新的速度的一個(gè)可行性的辦法是增加導(dǎo)軌的數(shù)量。根據(jù)線形速度，理想切割形狀和芯片組的厚度范圍，可以得到一個(gè)大致的拋面圖。
——基本上來(lái)說(shuō)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的刀具，具有多功能性。它必須能確定耦合的具體位置，還要能根據(jù)需要的長(zhǎng)度進(jìn)行切割。所以，將刀具安裝在一定角度的偏心位置能夠使它有一個(gè)圓形的工作軌跡。圓形更具有均衡性，這種均衡性在軟件的自動(dòng)控制中，能很好地被體現(xiàn)。而模擬功能也能由這種均衡性而得以提升。
——如此一來(lái)，這個(gè)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲的方案就實(shí)現(xiàn)了對(duì)敷設(shè)電纜，輔助的處理程序和操作的時(shí)間等資源的最大程度節(jié)省，降低成本。