Von der weltweiten jährlichen Glasfaserproduktion von 2,5 Millionen Tonnen entfallen über 300.000 Tonnen auf Glasfasern für elektronische Materialien. Dieses Glasfasergewebe für elektronische Materialien repräsentiert höchste Präzision in der Glasfaserverarbeitung. Glasfasern in Elektronikqualität, in China allgemein als „E-Cloth“ bekannt, werden üblicherweise durch Verfahren wie Weben, Entwachsen und Oberflächenbeschichtung mit Haftvermittlern hergestellt. In diesem Projekt wurden die Hochleistungs-SPS EH von Delta, ein Frequenzumrichter, ein Textdisplay und ein Servomotor mit mittlerer Trägheit erfolgreich in der Glasfaser-Nachbearbeitungslinie eingesetzt, um das Ab- und Aufwickeln von Fasern mit großem Durchmesser zu steuern. Die hohe Leistungsfähigkeit der gesamten elektromechanischen Komponenten erleichtert Wartung und Bedienung, und die Systemstabilität, die von anderen Produkten nicht erreicht wird, hat sich bei den Anwendern als äußerst vorteilhaft erwiesen. Dies hat Chinas Kapazität zur Verarbeitung von Glasfasergeweben und den Entwicklungsstand der chinesischen Leiterplattenanlagen verbessert. 1. Zusammensetzung der Glasfaser-Nachbearbeitungsanlage: Die Glasfaser-Nachbearbeitungsanlage besteht aus einem Aufwickelmechanismus, einem Tauchbeschichtungsmechanismus (Tauchbeschichtung mit Oberflächenhaftmittel), einem Trocknungsmechanismus, einem vorderen Zugmechanismus, einem hinteren Zugmechanismus und einer Aufwickelsektion. 1.1 Das Glasfaser-Nachbearbeitungssystem erfordert eine konstante Spannungsregelung in der Abwickelsektion und eine variable Spannungsregelung in der Wickelsektion mit einstellbarer Geschwindigkeit. Spannungsänderungen erzielen eine Faserstraffung, eine saubere Wicklung und gleichmäßige Zwischenräume. Die Nachzugsektion muss nach der Straffung mit der Vorzugsektion synchronisiert werden und kann Faserlängenfehler innerhalb von ±1 mm messen, wobei ein Korrekturfehler von ±1 mm erforderlich ist. 1.2 Prozess des Glasfaser-Nachbearbeitungssystems: Der Prozess des Glasfaser-Nachbearbeitungssystems ist in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 1. Schematische Darstellung des Glasfaser-Nachbearbeitungssystems. 2. Konfiguration des elektrischen Systems. 2.1 Auswahl der Mensch-Maschine-Schnittstelle: Delta Textdisplay, Delta TP04 • STN LCD 128*64 • 256 KB Speicher • 2 Kommunikationsschnittstellen: COM1 (RS232) COM2 (RS485) • Membrantastatur • DC 24 V (-10 % bis -20 %) • Integrierte ewige Kalenderfunktion • Dreisprachig • Umfangreiche Grafik-, Tasten- und Komponentenfunktionen. 2.2 Steuerung: SPS DVP32EH00R2. Dieses Modell ist eine leistungsstarke Delta-Haupteinheit mit 16 Eingängen und 16 Ausgängen. Es verfügt über folgende Merkmale: • 2 Kommunikationsschnittstellen, erweiterbar auf 3 • Integrierte Hochgeschwindigkeits-Ein-/Ausgänge • 200-kHz-Hochgeschwindigkeitszähler, 200-kHz-Impulsausgang • Umfangreiche Befehle, leistungsstarke Funktionen und extrem stabile elektrische Eigenschaften. 2.3 Frequenzumrichter (VFD022M43A) – Vorderachs-Traktionskontrolle. VFD022M43A – Hinterachs-Traktionskontrolle. • Miniaturisiertes Design, geringe Größe, einfache Bedienung. • Hohe Betriebsstabilität, hervorragende Leistung und umfassende Funktionen. • Trägerfrequenz bis zu 18 kHz, geräuscharmer Betrieb; 0,1–400 Hz. • 7-stufige Steuerung und einfache SPS-Automatikprogrammierung. • Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsschnittstelle, bis zu 38400 bps. • Automatische Beschleunigungs-/Verzögerungsoptimierung. 2.4 Ofenbereich: Vier Umluftventilatoren (VFD055M43A) und Abluftmotoren (VFD055M43A) befördern das beschichtete Fasergewebe in vier Öfen zum Backen. Die Temperatur jedes Ofens wird von einem Delta DTA4896 Temperaturregler mit vier individuellen Temperatureinstellungen gesteuert. Insgesamt vier Frequenzumrichter (VFD055M43A) treiben die Umluftventilatoren an, zusätzlich kommt ein 3,7-kW-Abluftventilator (VFD037M43A) zum Einsatz. 2.5 Wickelsteuerung: Wickelservosteuerung: Servomotor ASMT30M250AK, Servotreiber ASDA-A3021MA. • Fünf-in-Eins-Design • Inklusive Bewegungssteuerung • Hervorragende Leistung • Sanfte Ansteuerung • Softwarefunktionen • Kommunikationsfunktionen: Kommunikationsschnittstelle RS232/RS485 • 3 Betriebsmodi • 10 frei wählbare Steuermodi • Automatische Verstärkungsanpassung • Hohe Reaktionsgeschwindigkeit, hohe Gleichmäßigkeit. 2.6 Korrekturregler + Synchronmotorsteuerung: Korrektur durch zwei Wegsensoren zur Positionsverfolgung und Abweichungsvermeidung. 2.7 Encoder misst die Faserlänge (1 Plus/1 mm). 2.8 Schaltplan des elektrischen Systems (Abbildung 2). 3 Planungsdiagramm für den Textbildschirm. 3 Diagramm zur Parametereinstellung. 5 Parameteranzeigebildschirm. 4 Prinzip der Prozesssystemautomatisierung. 4.1 Berechnungen zur Verjüngung (siehe Abbildung 9: Prinzipdiagramm der Verjüngungssteuerung). Die Verjüngung dient dem Spannungsausgleich. Wenn der Wickeldurchmesser einen bestimmten Wert erreicht, erhöht sich die Spannung pro 100 Meter um 1 %, wodurch die Spannungsregelung gewährleistet ist. Der Walzendurchmesser nimmt dabei kontinuierlich zu. Sein mathematisches Modell lässt sich anhand des ursprünglichen Walzendurchmessers und der Faserdicke berechnen. Die Formel lautet: Walzendurchmesser = D₀ + Erhöhter Walzendurchmesser. Erhöhter Walzendurchmesser = (Wickellänge/PI) Lagen. Dabei gilt: D₀ – Ursprünglicher Walzendurchmesser; PI = 3,14; Wickellänge = Encoder-Rückmeldewert; Spannung = Drehmoment/Walzenradius. Beispiel: Bei einer Wickellänge von 2400 Metern, einer anfänglichen Verjüngungslänge von 1000 Metern, einer Verjüngungseinstellung von 50, einem Nenndrehmoment von 14,2 Nm und einem Drehmoment-Einstellwert von 50 %. Daher: Die Kegelsteuerlänge beträgt 2400 - 1000 = 1400 Meter, die Drehmomentsteigerung 1400 / 50 = 28, 28 * 1 % = 28 %, das tatsächliche Drehmoment 14,2 * 78 % = 11,076. Die tatsächliche Zugkraft muss mit dem Untersetzungsverhältnis von 13 multipliziert werden, sodass der tatsächliche Wert (11,076 / 0,38) * 13 = 37,8 kg beträgt. 4.2 Funktionsprinzip des hinteren Zugsystems (siehe Abbildung 10: Funktionsprinzipdiagramm). Der hintere Zug arbeitet mit konstanter Drehzahl, solange die schwimmende Walze stillsteht. Sobald die schwimmende Walze in Bewegung ist, läuft sie mit variabler Drehzahl. Die Drehzahl wird mittels PID-Regler geregelt. Abbildung 10 zeigt das Funktionsprinzip des hinteren Zugsystems. 4.3 Funktionsprinzip der elektronischen Bahnführung (siehe Abbildung 11: Funktionsprinzip). Der Synchronmotor wird so gesteuert, dass er der Position auf beiden Seiten folgt, um die Wickelposition sicherzustellen. Abbildung 11: Funktionsprinzip der elektronischen Bahnführungsvorrichtung. 4.4 Faserlängenmessung: Der Encoder gibt A/B-Phasensignale aus. Die Schrittweite wird durch den Hardware-Hochgeschwindigkeitsimpulseingang C251 der SPS bestimmt. Dieser belegt HHSCO; 1 Impuls entspricht 1 mm. RESET und START des Hardware-Hochgeschwindigkeitsanschlusses werden durch die internen Bausteine ​​M1264, M1264 und M1273/M1274 gesteuert. D1225=1 entspricht dem 1x-Frequenzmodus. 4.5 Berechnung des Verschiebungsausgangs: Der Verschiebungsausgang wird basierend auf der eingestellten aktuellen Verschiebung berechnet. Bei einem Rollenwechsel muss der Verschiebungsausgang neu berechnet werden. Gleichzeitig werden Datum und Uhrzeit protokolliert. Die Summe der Ausgänge der Verschiebungen A, B und C ergibt den Gesamtausgang. Der Ausgang kann nach Zeit, Datum und Jahr/Monat abgefragt werden. Er benötigt 5 Dateiregister und kann gelesen und beschrieben werden. Das Programm verwendet hierfür die Indexregister E/F zur Adressierung. Es ist sehr praktisch. Die EH-SPS verfügt über insgesamt 10.000 Dateiregister. 4.6 Weitere Auslegungsdrehmomente: Adresse 010CH über Kommunikation schreiben, Servodrehmomentparameter 1. Servoausgangsstatus 0409H lesen, mit dem SON-Befehl der Delta-SPS das ON-Bit ermitteln und den Ausgangsstatus bestätigen. Die Spannungsberechnung wurde bereits erläutert und beinhaltet im Wesentlichen die Berechnung des Walzendurchmessers. Die endgültigen Daten sind eine diskrete Sequenz. Das Drehmoment muss bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden. Ein Kegelalgorithmus wird eingeführt, um das tatsächliche Drehmoment zu approximieren. In dieser mathematischen Formel sind Walzendurchmesser, Drehmoment und Spannung Variablen. Spannung = Drehmoment / Walzendurchmesser. Servoausgang P4-07 lesen, um den Servoausgangsstatus zu überwachen. Änderungen auf dem Bildschirm werden durch interne Register der SPS gesteuert. 5 Programmdesign 5.1 Ablaufdiagramm Siehe Abbildung 12: Abbildung 12 Programmablaufdiagramm 5.2 Planung der SPS-Ein-/Ausgangspunkte: 5.3 Servoparametereinstellungen: P1-00----000 P1-01----03 P1-07----2 P1-12---010CH Gegeben P1-36--- P1-44---1 P1-45---1 P2-00----30 P3-00----04 P3-01---1 P3-02---1 P3-05---2 6 Schlussfolgerung Die hochfunktionale programmierbare Steuerung Delta EH, der Frequenzumrichter, das Textdisplay und der Servomotor mit mittlerer Trägheit dieses Systems wurden erfolgreich in der Glasfaser-Nachbearbeitungslinie eingesetzt und steuern das Entladen und Wiederaufladen von Materialien mit großem Durchmesser. Die hohe Leistungsfähigkeit des gesamten elektromechanischen Produktsortiments, die einfache Wartung und Bedienung sowie die Systemstabilität haben von den Anwendern großes Lob erhalten und sind von anderen Produkten unerreicht. Dies hat Chinas Kapazität zur Verarbeitung von Fasertextilien und den Entwicklungsstand chinesischer Anlagen für elektronische Druckplatten verbessert.