近20年以來(lái)，我國(guó)橡塑電纜機(jī)械行業(yè)與其它行業(yè)一樣發(fā)展迅速，并在入世后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)能夠?yàn)橄鹚茈娎|生產(chǎn)商帶來(lái)高生產(chǎn)率和高質(zhì)量的產(chǎn)品，因此，提高設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)水平成為提高我國(guó)橡塑電纜生產(chǎn)裝備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而有效提升我國(guó)橡塑電纜行業(yè)綜合實(shí)力的頭等大事。中達(dá)電通公司作為一家領(lǐng)先的自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商，可為橡塑電纜生產(chǎn)行業(yè)提供自動(dòng)化整體解決方案。

橡塑電纜生產(chǎn)工藝流程

線材進(jìn)入放線設(shè)備在放線張力控制條件下,從預(yù)成型輥輪架穿過(guò)并被加熱,再被擠塑機(jī)擠出的橡膠材料作為外套所覆蓋；覆蓋了橡膠外套的線材,進(jìn)入生產(chǎn)線主速牽引裝置,經(jīng)過(guò)高溫硫化（其每分鐘的生產(chǎn)速度由變頻器控制），再經(jīng)由履帶輔助牽引進(jìn)入后處理階段；在芯線折斷和成型工藝裝置上,經(jīng)過(guò)張力架檢測(cè)張力作為張力反饋,速度由主速給定,從而以勻速且恒定的張力送線,最后經(jīng)計(jì)米器控制后切割成型。在整條生產(chǎn)線上,主牽引和輔助牽引控制系統(tǒng)工作在速度方式，要求高溫處理、微波硫化、后加熱速度串聯(lián)同步，并且各級(jí)可以微調(diào)及后級(jí)同步調(diào)整。而鋼帶放線和成型控制系統(tǒng)則工作在恒轉(zhuǎn)矩方式，通過(guò)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的控制，由速度變化引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可降至最小,從而保證了速度和張力的恒定。

基于臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì)

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品構(gòu)成核心自動(dòng)化技術(shù)平臺(tái)，參見(jiàn)圖1，配置表參見(jiàn)表1。

圖1 自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
表1自動(dòng)化系統(tǒng)配置表

基于臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的整體解決方案

1、 一機(jī)多屏

此生產(chǎn)線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，客戶需要在生產(chǎn)線不同的地方安裝人機(jī)，以便在操作時(shí)不用走很長(zhǎng)的距離來(lái)操作及監(jiān)控設(shè)備，據(jù)此要求人機(jī)之間必須進(jìn)行通訊，這就是我們平常講的“主從屏”控制。

利用臺(tái)達(dá)人機(jī)的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)，即有三個(gè)通訊口且兩個(gè)通訊口可以RS232、RS485、RS422進(jìn)行隨意配置。由于每個(gè)通訊口都是互相獨(dú)立的，可以把每一個(gè)人機(jī)的一個(gè)通訊口（此例中采用把人機(jī)的COM3 設(shè)置為RS485通訊格式 7 E 1 9600）連接起來(lái)進(jìn)行通訊。主機(jī)通訊協(xié)議采用MODBUS MASTER,從機(jī)采用MODBUS SLAVE，而人機(jī)間數(shù)據(jù)的交換采用宏程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、 通訊從站

根據(jù)系統(tǒng)變頻器、溫控器快速通訊的要求，采用兩臺(tái)10.4"人機(jī)分別與兩臺(tái)EH PLC通過(guò)另兩個(gè)通訊口（COM1 和COM2）進(jìn)行通訊。這里之所以不用一機(jī)多屏，是因?yàn)槲覀冊(cè)趯?shí)際調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)用宏程序來(lái)做一機(jī)多屏?xí)r，如果數(shù)據(jù)很多，數(shù)據(jù)利用宏程序進(jìn)行人機(jī)交換的速度會(huì)受到限制，再加上波特率的限制，從而不可能實(shí)現(xiàn)快速的通訊要求。通過(guò)在PLC上加裝DVP-F485卡（只能作為從站），使得一個(gè)PLC能與兩個(gè)觸摸屏通訊，由于變頻器、溫控器通訊實(shí)現(xiàn)了不用通過(guò)人機(jī)處理而直接與兩臺(tái)PLC通訊，因而大大加快了人機(jī)通訊速度。

3、 EASYLINK通訊

根據(jù)需要通訊的變頻器及溫控器數(shù)量眾多且通訊及時(shí)性高的要求，我們采用了臺(tái)達(dá)具有EASYLINK功能的PLC。EASYLINK功能的優(yōu)點(diǎn)在于通訊程序底層已經(jīng)寫好，沒(méi)必要再編寫復(fù)雜的通訊程序，客戶只需要設(shè)置相應(yīng)的特殊寄存器即可，這樣不但方便可靠，而且速度更快。EASYLINK功能可參考臺(tái)達(dá)PLC編程手冊(cè)。

4、 變頻器同步

整個(gè)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)擁有8臺(tái)變頻器，分成七段控制，利用臺(tái)達(dá)通訊的便利性，可實(shí)時(shí)地讀取變頻器的頻率。只要發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)變頻器頻率有變化（通過(guò)模擬量改動(dòng)，或者主頻、比例給定），系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)一定的比例，調(diào)整后續(xù)幾臺(tái)變頻器的頻率，以便使四段速度同步，達(dá)到控制張力的目的。

如果同時(shí)有兩臺(tái)以上變頻器頻率通過(guò)模擬量微調(diào)或者通過(guò)人機(jī)改變比例、主速時(shí)，那么以前一臺(tái)為準(zhǔn)，后續(xù)幾臺(tái)的頻率值修改都必須屏蔽掉。例如，現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)操作工同時(shí)修改第二臺(tái)、第三臺(tái)變頻器的模擬量進(jìn)行微調(diào)頻率，那頻率修改值以第二臺(tái)為基準(zhǔn)。

頻率值是由主頻與模擬量輔頻設(shè)置的，由于在現(xiàn)場(chǎng)模擬量輔頻何時(shí)改變是不可知的，因此要求系統(tǒng)必須每時(shí)每刻都在讀取頻率，以了解現(xiàn)場(chǎng)變頻器頻率值的變化，同時(shí)在讀取頻率后，還要根據(jù)頻率變化進(jìn)行比例計(jì)算，并把計(jì)算出的頻率值靠通訊的方式寫給相應(yīng)的變頻器。基于系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)地讀取頻率，而且頻率給定有兩個(gè)來(lái)源，本方案的難點(diǎn)在于何時(shí)把寫好的比較值提供給寄存器，然后再用此頻率值與讀取的頻率相比較（以讀取的頻率當(dāng)作參考值）。

在本方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，原本想運(yùn)用04AD+04DA，不過(guò)這樣雖然寫程序更簡(jiǎn)單，但是會(huì)造成客戶現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線過(guò)長(zhǎng)（五、六十米長(zhǎng)），而且微調(diào)的模擬量必須緊靠每一個(gè)工位，加大了客戶的布線難度。另外，在這么長(zhǎng)的線路上模擬量也會(huì)有很大的衰減和干擾，而依靠通訊的方式則會(huì)相對(duì)好一些。因此，我們最終采用了完全用通訊的方式來(lái)解決客戶同步的要求，盡管這樣會(huì)使程序編寫變得相對(duì)復(fù)雜一些，特別是編寫何時(shí)與參考值比較，以及怎樣屏蔽后幾臺(tái)頻率變化的程序。

5、 PID功能

本方案對(duì)微波加熱使用了PID控制功能，由于我們?cè)趹?yīng)用PID功能時(shí)采用了變速積分及積分飽和限制的改進(jìn)算法，從而使控制時(shí)的超調(diào)很小，并且十分穩(wěn)定。

結(jié)束語(yǔ)

通常，控制系統(tǒng)整體解決方案的難點(diǎn)主要在于怎樣根據(jù)設(shè)備工藝要求組成高效穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而使電氣產(chǎn)品能夠有效地進(jìn)行通訊。本方案給出了自動(dòng)化系統(tǒng)集成項(xiàng)目關(guān)于通訊問(wèn)題的深入分析與設(shè)計(jì)方法。基于臺(tái)達(dá)機(jī)電單一的自動(dòng)化平臺(tái)，此解決方案為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊的整體集成提供了相對(duì)于異構(gòu)自動(dòng)化平臺(tái)通常難以順暢集成的工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)。