摘 要：在簡介橡膠工業(yè)技術(shù)自動化進步背景和硫化工藝原理的基礎(chǔ)上，詳細討論基于臺達機電產(chǎn)品的同步變頻傳動設(shè)計技術(shù)。
關(guān)鍵詞：橡膠硫化 變頻器 同步傳動
1 引言
信息技術(shù)和光機電一體化技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展有力地促進橡膠工業(yè)技術(shù)進步。利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè)，生產(chǎn)技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展，是建設(shè)橡膠工業(yè)強國的必由之路。目前，橡膠工業(yè)仍是手工操作比較多的一個產(chǎn)業(yè)，特別是輪胎、膠鞋等部件比較多的產(chǎn)品，僅成型就有十幾道工序，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，嚴重影響了橡膠工業(yè)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)達國家都把橡膠產(chǎn)品的成型工序為重點,通過計算機技術(shù)、光機電一體化技術(shù)和機器人技術(shù)，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)方面取得了重大發(fā)展。
2 連續(xù)硫化生產(chǎn)工藝控制
2.1 硫化成型
硫化成型是橡膠加工的重要工藝。為改善橡膠制品的性能，生產(chǎn)上要對生橡膠進行一系列加工過程，在一定條件下，使膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其由線型結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，使從而使膠料具備高強度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優(yōu)良性能。這個過程稱為橡膠硫化。一般將硫化過程分為四個階段，誘導(dǎo)－預(yù)硫－正硫化－過硫。為實現(xiàn)這一反應(yīng)，必須外加能量使之達到一定的硫化溫度，然后讓橡膠保溫在該硫化溫度范圍內(nèi)完成全部硫化反應(yīng)。
2.2 連續(xù)硫化工藝控制
（1）微波橡膠硫化設(shè)備及生產(chǎn)工藝。帶骨架的橡膠制品微波橡膠硫化的基本工藝流程為：從擠出機擠出的成型品通過輸送帶或輥道傳送，進入微波硫化裝置，在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度，然后進入二次硫化的熱風(fēng)槽保溫完成該產(chǎn)品的發(fā)泡及硫化過程。微波橡膠硫化生產(chǎn)線的組成包括放線設(shè)備、擠出機、高溫定型設(shè)備、微波硫化設(shè)備、熱風(fēng)硫化設(shè)備、冷卻段、牽引機、裁斷機、打孔機等組成。
（2）工藝傳動控制。放線設(shè)備及放線張力控制后,由預(yù)成型輥輪架穿過并加熱,被擠塑機擠出的橡膠材料覆蓋外套；覆蓋了橡膠外套的線材,進入生產(chǎn)線主速牽引裝置,經(jīng)過高溫硫化由變頻器控制每分鐘的生產(chǎn)速度，再經(jīng)由履帶輔助牽引進入后處理階段；在芯金折斷和成型裝置,經(jīng)過張力架檢測張力作為張力反饋,速度由主速給定,勻速而且恒定張力的送線,經(jīng)計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：包括高溫處理，微波硫化，后加熱速度串聯(lián)同步；并且要求各級可以微調(diào)并后級同步調(diào)整。而鋼帶放線和成型控制系統(tǒng)工作在恒轉(zhuǎn)矩方式;在速度方式引起的轉(zhuǎn)矩波動被轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制,相互配合以保證速度和張力的恒定。
3 變頻器同步傳動系統(tǒng)
3.1 同步傳動系統(tǒng)原理設(shè)計
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：包括高溫處理，微波硫化，后加熱速度串聯(lián)同步；并且要求各級可以微調(diào)并后級同步調(diào)整，速度同步問題解決方案如圖1所示。
配置設(shè)計：
3臺5.7寸1711STN HITECH海泰克觸摸屏；
1臺DVP12SA臺達PLC；
4臺VFD007B43A變頻器。
此配置只涉及生產(chǎn)線四臺變頻器同步。整個生產(chǎn)線控制有三臺人機，4臺變頻器，四臺變頻器頻率控制一流水線，分成四段控制，項目主要利用臺達通訊的便利性，用通訊的方式，隨時隨地讀變頻器的頻率，只要發(fā)現(xiàn)其中一臺變頻器頻率有變化，會根據(jù)一定的比例，后續(xù)幾臺變頻器跟著變化，以便處理四段速度的同步以控制張力，而三臺人機組成主從，安裝在每一個工作段,每一臺人機的界面做成完全一樣，操作的時候，可以在任意一臺觸摸屏上操作，以方便操作工人的操作。原先客戶用過通過人機UP/DOWN的方式進行微調(diào)，但是客戶反映不是比較方便，用過臺達四路同步控制器，但是客戶此次的要求，需要在人機上設(shè)主頻、比例的關(guān)系，但是，而此次人機經(jīng)銷商選用的是HITECH人機，而其HITECH人機只有兩個通訊口，而其通訊口都已被占用，故無法使用同步控制器。
圖1 速度同步問題解決方案
3.2 同步控制要求分析
四臺變頻器，當(dāng)其中一臺變頻器頻率有改動時（通過模擬量改動，或者主頻、比例給定）有改動時，那后續(xù)的幾臺變頻器就會自動改正頻率，以保證同步。而且，當(dāng)同時有兩臺以上變頻器頻率通過模擬量微調(diào)或者通過人機改變比例、主速時，那以前一臺為準，后續(xù)幾臺的頻率值修改都必須屏蔽掉，例如現(xiàn)場有兩個操作工同時修改第二臺、第三臺變頻器的模擬量進行微調(diào)頻率，那頻率修改值以第二臺為基準。
3.3 流水線傳動關(guān)系設(shè)計
（1）變頻器頻率設(shè)置來源：變頻器主頻（通訊設(shè)置）+0——10V模擬量疊加。
（2）變頻器的同步關(guān)系：第一臺頻率值=主速設(shè)置（通過人機設(shè)定）+第一臺模擬量輔頻設(shè)置（通過模擬量設(shè)定）。
（3）第二臺頻率值=第一臺頻率值＊比例一（通過人機設(shè)定）+第二臺模擬量輔頻設(shè)置（通過模擬量設(shè)定）。
（4）第三臺頻率值=第二臺頻率值＊比例二（通過人機設(shè)定）+第三臺模擬量輔頻設(shè)置（通過模擬量設(shè)定）
（5）第四臺頻率值=第三臺頻率值＊比例三（通過人機設(shè)定）+第四臺模擬量輔頻設(shè)置（通過模擬量設(shè)定）。
3.4 編程難點
頻率值是主頻與模擬量輔頻設(shè)置，在現(xiàn)場模擬量輔頻何時改變是不可知的，因此編寫程序時必須每時每刻都要讀頻率來了解現(xiàn)場變頻器頻率值變化，而且頻率讀好后還要根據(jù)頻率變化根據(jù)比例計算后，計算出的頻率值自動的靠通訊寫給相應(yīng)的變頻器。因為是每時每刻的在讀頻率，而且頻率給定有兩個來源，那難點在于何時把寫好的比較值，給寄存器，然后再用此頻率值與讀的頻率比較，當(dāng)作參考值。原先想運用A/D、D/A模擬量接口信號，這樣雖然寫程序更簡單，但是因為現(xiàn)場生產(chǎn)流水線過長（有五六十米長），而且微調(diào)的模擬量必須緊靠每一個工位，布線現(xiàn)狀困難，在這么長的線路上模擬量會有很大的衰減和干擾，靠通訊的方式會相對比較好一些，故采用完全用通訊的方式來解決客戶同步的要求，相對的程序要求編寫會比較復(fù)雜一些，特別是何時在給比較值參考，怎么樣屏蔽后幾臺頻率變化的問題。
3.5 編程思路
（1）模擬量發(fā)生變化時。所有變頻器頻率讀一遍后（d190—d197），頻率發(fā)生變化（模擬量改變時），并且這種頻率變化持續(xù)兩秒鐘，置位m10，且觸發(fā)m1—m3，計算相應(yīng)的頻率（頻率值放至d2000——d2007），然后開始寫頻率，寫完后，定時100毫秒，然后又開始讀頻率，讀一遍后，觸發(fā)m16，把值記下來（D590—d597），然后又開始周而復(fù)始的讀頻率。
（2）比例值發(fā)生變化時（m100 m101 m102 m103）首先主速修改時（m100置位），置位m10，先寫第一臺變頻器頻率，寫完后，定時100ms置位m17，然后讀一遍頻率，觸發(fā)m18，后根據(jù)第一臺讀出的實際頻率，根據(jù)相應(yīng)的比例值（d550—d555）,再觸發(fā)m10，再寫一遍頻率，寫完后，定時100ms后，再讀一遍頻率，讀完后頻率后觸發(fā)m16，把值記下來。
其次比例修改時（m101 m102 m103置位）修改時，根據(jù)讀出來的值根據(jù)比例計算相應(yīng)的頻率（頻率值放至d2000——d2007），然后開始寫頻率，寫完后，定時100毫秒，然后又開始讀頻率，讀一遍后，觸發(fā)m16，把值記下來（D590—d597），然后又開始周而復(fù)始的讀頻率。
比例值：D550、d552、d554；頻率值：D2000、d2002、D2004、d2006。
3.6 調(diào)試過程遇到的問題與解決
調(diào)試過程中遇到的主要問題是通訊讀寫過程中，因為讀多臺變頻器參數(shù)，同時寫多臺變頻器，而且都是在自動讀寫，為了盡量縮短讀寫程序的容量，在寫程序時，都運用了變量來切換站號，因為臺達底層程序的問題，會發(fā)生讀上來的數(shù)據(jù)偶爾錯位，但是因為以前都是給通訊要求不是很高的場合作通訊，數(shù)據(jù)瞬間錯位，對設(shè)備沒有影響，而且它不是經(jīng)常出現(xiàn)，一般都是隔幾個小時才會出現(xiàn)錯位且瞬間馬上復(fù)位，在要求不高的現(xiàn)場一般都不太會注意。
這次因為幾臺變頻器一直在讀，讀好后通過比較如有發(fā)現(xiàn)頻率有改變，就馬上要把頻率計算出來以后，自動寫給其他變頻器，以保持同步，故它是不容有讀錯的情況，否則馬上就會飛車，出現(xiàn)無法運行的情況。故在連續(xù)試驗后，發(fā)現(xiàn)通訊讀寫時，程序一定得加上通訊讀上來后把區(qū)分數(shù)據(jù)存起來，必須加上通訊回復(fù)過來的數(shù)據(jù)為條件（要把D1070、D1071都用上）。
4 結(jié)束語
同步傳動是機械化流水生產(chǎn)線的基礎(chǔ)性技術(shù)。進入變頻器傳動時代以來，同步傳動問題日益成為典型的變頻器應(yīng)用技術(shù)。本項目項目通過調(diào)試滿足橡膠加工關(guān)鍵工藝過程的自動化要求，顯示了臺達機電產(chǎn)品在推進橡膠工業(yè)技術(shù)進步工程領(lǐng)域的工程能力。
