CC-Link IE網(wǎng)絡及A800變頻驅(qū)動器在復合擠出機及聯(lián)動線和四輥壓延機及聯(lián)動線上的應用

彭貴斌，張宇寧

(三菱電機自動化（中國）有限公司，上海 200336)

CC-Link IE網(wǎng)絡及A800變頻驅(qū)動器在復合擠出機及聯(lián)動線和四輥壓延機及聯(lián)動線上的應用

彭貴斌，張宇寧

(三菱電機自動化（中國）有限公司，上海 200336)

CC-Link IE千兆網(wǎng)絡以及內(nèi)置了浮動輥控制和張力控制功能的三菱A800變頻器驅(qū)動器可以穩(wěn)定、實時、方便地控制聯(lián)動生產(chǎn)線的速度匹配及卷取，確保制品在冷卻和卷取過程中不存在拉伸現(xiàn)象，從而提升半制品的精度。

復合擠出；壓延；聯(lián)動線；變頻；浮動輥；張力控制；恒張力；穩(wěn)態(tài)；以太網(wǎng)

在橡膠輪胎生產(chǎn)過程中，復合擠出聯(lián)動生產(chǎn)線和壓延聯(lián)動生產(chǎn)線常用于連續(xù)生產(chǎn)一定形狀的橡膠半成品，如胎面、胎側(cè)、簾布、三角膠等。隨著橡膠工藝和輪胎工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，對復合擠出和壓延制品的均勻性、尺寸的穩(wěn)定性、誤差范圍等要求也越來越高，對橡機設備的要求也朝著聯(lián)動化、自動化、智能化的方向發(fā)展。在這種大背景下，基于工業(yè)以太網(wǎng)的千兆通訊速率的CC-Link IE開放式網(wǎng)絡和擁有卓越驅(qū)動性能的A800變頻驅(qū)動器，為復合擠出聯(lián)動生產(chǎn)線和四輥壓延機聯(lián)動生產(chǎn)線的各個環(huán)節(jié)達到最佳控制，保持生產(chǎn)線速度聯(lián)動一致，運行穩(wěn)定提供了卓越的解決方案，從而確保工廠生產(chǎn)出高品質(zhì)的橡膠輪胎。

1 裝備現(xiàn)狀調(diào)查

復合擠出聯(lián)動線和壓延聯(lián)動生產(chǎn)線是輪胎生產(chǎn)制造的準備環(huán)節(jié)，其主要產(chǎn)出輪胎的胎面、胎側(cè)、簾布等部件，所以擠出／壓出車間又被稱作是部件車間或預備車間。

復合擠出聯(lián)動線主要由兩大部分組成：擠出主機和冷卻聯(lián)動線（如圖1所示）。

復合擠出聯(lián)動線的電氣控制和驅(qū)動系統(tǒng)如圖3所示。在該系統(tǒng)中，喂料的穩(wěn)定性是設備對產(chǎn)品變化最重要的影響因素，所以喂料過程是由擠出機頭內(nèi)的壓力傳感器來控制的，每當檢測到任一機頭流道內(nèi)的壓力發(fā)生變化時，可成比例地反饋給相應的擠出機，通過調(diào)整螺桿速度進行補償。由于每臺擠出機是單獨控制的，如果所有機頭流道內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定，即可保證出膠量和復合半成品內(nèi)的分布是穩(wěn)定的。此外，通常采用連續(xù)稱量系統(tǒng)來監(jiān)測和檢測半成品連續(xù)的質(zhì)量偏差，如果測出半成品的連續(xù)質(zhì)量超出了公差范圍，將此變化信息反饋至生產(chǎn)線驅(qū)動器，并相應調(diào)節(jié)線速度，這樣便能或多或少地將半成品拉伸到預先設定的尺寸，由此就可以保證對喂料引起的變化和材料特性引起的變化進行補償，生產(chǎn)出滿足用戶質(zhì)量要求的、均勻的半成品部件。

圖1 復合擠出聯(lián)動線簡圖

壓延聯(lián)動線主要由三大部分構(gòu)成：前輔機、壓延主機和后輔機（如圖2所示）。

圖2 壓延聯(lián)動線簡圖

復合擠出聯(lián)動線的電氣控制和驅(qū)動系統(tǒng)如圖3所示。在該系統(tǒng)中，喂料的穩(wěn)定性是設備對產(chǎn)品變化最重要的影響因素，所以喂料過程是由擠出機頭內(nèi)的壓力傳感器來控制的，每當檢測到任一機頭流道內(nèi)的壓力發(fā)生變化時，可成比例地反饋給相應的擠出機，通過調(diào)整螺桿速度進行補償。由于每臺擠出機是單獨控制的，如果所有機頭流道內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定，即可保證出膠量和復合半成品內(nèi)的分布是穩(wěn)定的。此外，通常采用連續(xù)稱量系統(tǒng)來監(jiān)測和檢測半成品連續(xù)的質(zhì)量偏差，如果測出半成品的連續(xù)質(zhì)量超出了公差范圍，將此變化信息反饋至生產(chǎn)線驅(qū)動器，并相應調(diào)節(jié)線速度，這樣便能或多或少地將半成品拉伸到預先設定的尺寸，由此就可以保證對喂料引起的變化和材料特性引起的變化進行補償，生產(chǎn)出滿足用戶質(zhì)量要求的、均勻的半成品部件。

壓延聯(lián)動線的電氣控制和驅(qū)動系統(tǒng)如圖4所示。在該系統(tǒng)中，主要要求是各張力區(qū)分布合理、張力值穩(wěn)定且符合工藝要求。整個機組分4個張力區(qū)，鋼絲導開(錠子房)到主機為鋼絲張力區(qū)，主機到冷卻輥裝置為主張力區(qū)，冷卻裝置到牽引為儲布張力區(qū)，牽引裝置到卷取裝置為卷取張力區(qū)。各種產(chǎn)品在鋼絲張力區(qū)OS側(cè)與DS側(cè)基本一致，在主張力區(qū)和儲布張力區(qū)OS側(cè)松于DS側(cè)，在卷取張力區(qū)OS側(cè)緊于DS側(cè)。壓延張力主要是由兩臺電機傳動速度差值的大小決定的，因此電氣系統(tǒng)對張力的調(diào)節(jié)起決定作用，要求各電機速度能夠根據(jù)聯(lián)動線速度自動進行統(tǒng)調(diào)，根據(jù)實際張力自動進行微調(diào)。此外，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，自動調(diào)整輥距位置，維持制品厚度和設定厚度一致同樣要求電氣系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)具備高性能的計算和響應速度以及高速和穩(wěn)定的網(wǎng)絡通訊。

2 CC-Link IE Field在復合擠出及四輥壓延機上的應用優(yōu)勢

在輪胎生產(chǎn)制造的整個流程所涉及到的所有裝備中，復合擠出機及聯(lián)動線和四輥壓延機及聯(lián)動線是通訊長度最長、通訊數(shù)據(jù)量最大和站點數(shù)量最多的聯(lián)動裝備，且擠出／壓出的輪胎半制品的精度對于成品輪胎的質(zhì)量，例如均勻性和動平衡性能，有著舉足輕重的影響。此外，隨著輪胎工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，保證輪胎半制品精度成為了后續(xù)成型工藝實現(xiàn)全自動化和高效率的必要條件。因此，部件車間擠出／壓出裝備控制驅(qū)動系統(tǒng)得到了越來越多的關注。三菱電機自動化FA產(chǎn)品和CC-Link網(wǎng)絡在輪胎行業(yè)有著成熟的應用和穩(wěn)定、高效的性能表現(xiàn)，其半制品車間解決方案可幫助擠出／壓出裝備提升控制驅(qū)動系統(tǒng)的實時聯(lián)動和速度匹配性能。

圖3 復合擠出聯(lián)動線控制系統(tǒng)示意圖

圖4 壓延聯(lián)動線控制系統(tǒng)示意圖

在Ethernet IP協(xié)議典型情況下，采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，支持最大通訊速度100 Mbps，每個1756-ENBT模塊最多允許64個TCP/IP鏈接，128個ControlLogix連接（I/O和信息數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)包最大為1 500個字節(jié)，站間距離未做規(guī)定，可利用光纖中繼器進行擴展。 對于Profinet這類工業(yè)以太網(wǎng)，通訊速度為100 Mbps，通常情況下允許連接的最大長度為100 m，可采用的拓撲結(jié)構(gòu)包含星型、樹型、線型和環(huán)形，IM 151-3PN接口模塊的輸入/輸出數(shù)據(jù)量為256/256個字節(jié)，可擴展63個站，CP 343-1 PN模塊最多可連接256個站。CC-Link IE的通信速度為 1 Gbps，單個網(wǎng)絡鏈接站數(shù)最大為120個站，最大網(wǎng)絡數(shù)為239個，使用多模光纖時最大站間距離550 m，采用雙環(huán)路的拓撲結(jié)構(gòu)，傳送容量最大1 920字節(jié)。由上述比較可見，CC-Link IE在速度、容量和可靠性方面都占有明顯優(yōu)勢（詳見表1）。

表1 三種控制網(wǎng)絡性能比較

在復合擠出機及聯(lián)動線和四輥壓延機及聯(lián)動線的應用中對實時性的要求很高，因此，普通的以太網(wǎng)所采用的帶沖突檢測的載波偵聽方式不能很好的滿足需求。CC-Link IE采用令牌來進行數(shù)據(jù)傳輸控制，采用網(wǎng)絡型共享內(nèi)存來進行數(shù)據(jù)的實時通信。只有拿到令牌的站才能讀寫網(wǎng)絡型共享內(nèi)存，隨著令牌在網(wǎng)絡中傳遞至每個站，則每個站分別完成對網(wǎng)絡型共享內(nèi)存的讀寫。這樣，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳送的時候不會發(fā)生沖突，可以保證信息的實時傳輸。由于CC-Link IE使用千兆以太網(wǎng)技術，令牌在網(wǎng)絡中的傳遞速度是非?？斓?，因此連接掃描時間也很短。不同站數(shù)和站類型以及不同的容量下的鏈接掃描時間計算得到。其次，三菱電機自動化FA產(chǎn)品不僅可以方便的將現(xiàn)場網(wǎng)絡組態(tài)成環(huán)網(wǎng)，從而將通訊故障的概率及影響減至最小，而且也支持星型和線型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及其混合網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。

3 A800變頻器在復合擠出及四輥壓延機上的應用優(yōu)勢

冷卻和卷取裝置位于復合生產(chǎn)線的終端和后端，是整條生產(chǎn)線至關重要的環(huán)節(jié)，其工作狀況的好壞不但影響聯(lián)動線各工作段的狀態(tài)，而且會影響到后一工序成型的生產(chǎn)。聯(lián)動線速度匹配要求速度控制精度高、實時性好，卷取控制要求穩(wěn)定性好、精度高、張力控制恒定，所以卷取調(diào)試可以說是復合擠出聯(lián)動線和四輥壓延機聯(lián)動線調(diào)試中比較難調(diào)的部分。聯(lián)動線速度匹配和卷取控制最終需達到的效果，就是無論聯(lián)動線速度如何發(fā)生變化和工字輪的卷軸直徑（卷徑）如何變化，都必須保證制品不被拉伸。三菱電機自動化FA產(chǎn)品A800(這里具體指A800-R2R型號)變頻驅(qū)動器本體集合了速度張力控制(浮動輥控制)、轉(zhuǎn)矩張力控制（有張力檢測）、恒張力控制（無張力檢測）、卷徑計算補償/初期卷徑計算/卷徑值記憶、錐度控制、速度增益自動調(diào)整、短線檢測、慣性補償、材料長度記米功能等速度匹配和收放卷的專用功能。在復合擠出機及聯(lián)動線和四輥壓延機及聯(lián)動線上應用A800變頻驅(qū)動器，由于外部模擬量信號及運算控制均在變頻驅(qū)動器內(nèi)部完成，所以極大的減輕了PLC運算和網(wǎng)絡通訊的負擔，同時也避免了編程及數(shù)學建模運算所帶來的人為不確定性。浮動輥控制系統(tǒng)及其控制功能塊分別如圖5、圖6所示；張力控制功能系統(tǒng)及其控制功能塊分別如圖7、圖8所示。

在卷取開始時，任意卷徑自動推算功能進行當前卷徑的計算，便于任意卷徑時的卷??；在卷取中斷時，A800可以在卷徑不斷變化的過程中自動調(diào)節(jié)速度增益，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效與安全，此外慣性補償功能還可以改善因加減速時的張力滯后現(xiàn)象；在卷取工作結(jié)束時，斷線檢測功能可以自動偵測制品尾部，防止飛車。

圖5 浮動輥控制系統(tǒng)

圖6 浮動輥控制功能塊

圖7 張力控制功能系統(tǒng)

圖8 張力控制功能塊

4 結(jié)束語

以上介紹的CC-Link IE網(wǎng)絡及A800變頻驅(qū)動器在輪胎行業(yè)除了可應用于復合擠出聯(lián)動線和壓延聯(lián)動線外，目前我司正積極地向密煉、成型和硫化車間推廣，相信一定會給輪胎企業(yè)帶來靈活便捷、高效精準的效果。

濮陽新豫石化開發(fā)出丁基橡膠合成反應副產(chǎn)物中異戊二烯的精制裝置

濮陽市新豫石油化工有限責任公司開發(fā)出一種丁基橡膠合成反應副產(chǎn)物中異戊二烯的精制裝置。它包括異戊二烯填料精餾塔、異戊二烯一級收集裝置、重組分收集器、異戊二烯浮閥塔板式精餾塔、輕組分收集裝置、異戊二烯水洗塔和異戊二烯二級收集罐；異戊二烯填料精餾塔塔頂氣相出口與異戊二烯一級收集裝置連通，其塔底液相出口通過采出泵與重組分收集器連通；異戊二烯浮閥塔板式精餾塔原料入口與異戊二烯一級收集裝置連通，其塔頂氣相出口與輕組分收集裝置連通，其塔底液相出口通過采出泵與異戊二烯水洗塔塔體下部液相入口連通；異戊二烯水洗塔塔頂出口通過管路與異戊二烯二級收集罐連通。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，精餾效率高，精制后異戊二烯的純度達到85%。

燕豐 供稿

2015年我國炭黑出口量同比減少12.87%

根據(jù)海關統(tǒng)計，2015年，我國炭黑的總出口量為73.35萬t，同比2014年（下同）減少12.87%。產(chǎn)品主要出口到泰國、印度、印度尼西亞、日本、中國臺灣以及越南等國家或地區(qū)。其中向泰國的出口量為14.90萬t，占總出口量的20.31%，同比增長12.79%；向印度的出口量為7.18萬t，占總出口量的9.79%，同比減少24.34%；向印度尼西亞的出口量為11.14萬t，占總出口量的15.19%，同比減少4.70%；向日本的出口量為8.02萬t，占總出口量的10.93%，同比減少17.83%；向中國臺灣的出口量為6.04萬t，占總出口量的8.23%，同比減少4.28%；向越南的出口量為5.25萬t，占總出口量的7.16%，同比增長11.23%。

燕豐 供稿

2015年我國炭黑進口量同比減少18.11%

根據(jù)海關統(tǒng)計，2015年，我國炭黑的進口量為8.41萬t，同比2014年（下同）減少18.11%。進口主要來源于日本、韓國、美國和中國臺灣等國家或地區(qū)，其中來自日本的進口量為1.19萬t，占總進口量的14.15%，同比減少38.34%；來自韓國的進口量為1.84萬t，占總進口量的21.88%，同比減少16.74%；來自美國的進口量為1.73萬t，占總進口量的20.57%，同比減少9.42%；來自中國臺灣的進口量為0.86萬，占總進口量的10.23%，同比減少30.65%。

燕豐 供稿

Application of CC-LINK IE network and A800 variable frequency drives in complex extruder and 4-roll calender and their linkage line

Peng Guibin,Zhang Yuning
(Mitsubishi Electric Automation (China) Co., Ltd., Shanghai 200336)

CC-LINK IE gigabit networks and mitsubishi A800 inverter drives which built into the floating roll control and tension control function can be stable, real-time and easily control and speed matching of production line of linkage coiling, ensuring that the products does not stretch in the process of cooling and coiling , so as to improve the precision of semi-fi nished product.

complex extrusion; calendering; linkage line; frequency conversion; floating roller; tension control; constant tension; steady state; ethernet

TQ330.493

1009-797X(2016)09-0055-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.09.012

彭貴斌（1988-），男，畢業(yè)于太原理工大學電氣工程及其自動化專業(yè)，主要從事三菱FA產(chǎn)品應用于輪胎行業(yè)解決方案的設計和推廣。

2015-10-30