CC-Link IE網(wǎng)絡(luò)及A800變頻驅(qū)動(dòng)器在復(fù)合擠出機(jī)及聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)及聯(lián)動(dòng)線上的應(yīng)用

彭貴斌，張宇寧

(三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國）有限公司，上海 200336)

CC-Link IE網(wǎng)絡(luò)及A800變頻驅(qū)動(dòng)器在復(fù)合擠出機(jī)及聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)及聯(lián)動(dòng)線上的應(yīng)用

彭貴斌，張宇寧

(三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國）有限公司，上海 200336)

CC-Link IE千兆網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)置了浮動(dòng)輥控制和張力控制功能的三菱A800變頻器驅(qū)動(dòng)器可以穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、方便地控制聯(lián)動(dòng)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(fù)合擠出；壓延；聯(lián)動(dòng)線；變頻；浮動(dòng)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(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線和壓延聯(lián)動(dòng)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(dòng)化的不斷發(fā)展，對復(fù)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(jī)設(shè)備的要求也朝著聯(lián)動(dòng)化、自動(dòng)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(luò)和擁有卓越驅(qū)動(dòng)性能的A800變頻驅(qū)動(dòng)器，為復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線和四輥壓延機(jī)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到最佳控制，保持生產(chǎn)線速度聯(lián)動(dòng)一致，運(yùn)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(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線和壓延聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線是輪胎生產(chǎn)制造的準(zhǔn)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(yù)備車間。

復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線主要由兩大部分組成：擠出主機(jī)和冷卻聯(lián)動(dòng)線（如圖1所示）。

復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線的電氣控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示。在該系統(tǒng)中，喂料的穩(wěn)定性是設(shè)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(jī)頭內(nèi)的壓力傳感器來控制的，每當(dāng)檢測到任一機(jī)頭流道內(nèi)的壓力發(fā)生變化時(shí)，可成比例地反饋給相應(yīng)的擠出機(jī)，通過調(diào)整螺桿速度進(jìn)行補(bǔ)償。由于每臺擠出機(jī)是單獨(dú)控制的，如果所有機(jī)頭流道內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定，即可保證出膠量和復(fù)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(dòng)器，并相應(yīng)調(diào)節(jié)線速度，這樣便能或多或少地將半成品拉伸到預(yù)先設(shè)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(jìn)行補(bǔ)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(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線簡圖

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

圖2 壓延聯(lián)動(dòng)線簡圖

復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線的電氣控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示。在該系統(tǒng)中，喂料的穩(wěn)定性是設(shè)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(jī)頭內(nèi)的壓力傳感器來控制的，每當(dāng)檢測到任一機(jī)頭流道內(nèi)的壓力發(fā)生變化時(shí)，可成比例地反饋給相應(yīng)的擠出機(jī)，通過調(diào)整螺桿速度進(jìn)行補(bǔ)償。由于每臺擠出機(jī)是單獨(dú)控制的，如果所有機(jī)頭流道內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定，即可保證出膠量和復(fù)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(dòng)器，并相應(yīng)調(diào)節(jié)線速度，這樣便能或多或少地將半成品拉伸到預(yù)先設(shè)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(jìn)行補(bǔ)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(dòng)線的電氣控制和驅(qū)動(dòng)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(gè)機(jī)組分4個(gè)張力區(qū)，鋼絲導(dǎo)開(錠子房)到主機(jī)為鋼絲張力區(qū)，主機(jī)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(jī)傳動(dòng)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(jī)速度能夠根據(jù)聯(lián)動(dòng)線速度自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，根據(jù)實(shí)際張力自動(dòng)進(jìn)行微調(diào)。此外，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，自動(dòng)調(diào)整輥距位置，維持制品厚度和設(shè)定厚度一致同樣要求電氣系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備高性能的計(jì)算和響應(yīng)速度以及高速和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通訊。

2 CC-Link IE Field在復(fù)合擠出及四輥壓延機(jī)上的應(yīng)用優(yōu)勢

在輪胎生產(chǎn)制造的整個(gè)流程所涉及到的所有裝備中，復(fù)合擠出機(jī)及聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)及聯(lián)動(dòng)線是通訊長度最長、通訊數(shù)據(jù)量最大和站點(diǎn)數(shù)量最多的聯(lián)動(dòng)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(dòng)平衡性能，有著舉足輕重的影響。此外，隨著輪胎工業(yè)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)得到了越來越多的關(guān)注。三菱電機(jī)自動(dòng)化FA產(chǎn)品和CC-Link網(wǎng)絡(luò)在輪胎行業(yè)有著成熟的應(yīng)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(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)和速度匹配性能。

圖3 復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線控制系統(tǒng)示意圖

圖4 壓延聯(lián)動(dòng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持最大通訊速度100 Mbps，每個(gè)1756-ENBT模塊最多允許64個(gè)TCP/IP鏈接，128個(gè)ControlLogix連接（I/O和信息數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)包最大為1 500個(gè)字節(jié)，站間距離未做規(guī)定，可利用光纖中繼器進(jìn)行擴(kuò)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?fù)浣Y(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(gè)字節(jié)，可擴(kuò)展63個(gè)站，CP 343-1 PN模塊最多可連接256個(gè)站。CC-Link IE的通信速度為 1 Gbps，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接站數(shù)最大為120個(gè)站，最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)為239個(gè)，使用多模光纖時(shí)最大站間距離550 m，采用雙環(huán)路的拓?fù)浣Y(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(luò)性能比較

在復(fù)合擠出機(jī)及聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)及聯(lián)動(dòng)線的應(yīng)用中對實(shí)時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸控制，采用網(wǎng)絡(luò)型共享內(nèi)存來進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信。只有拿到令牌的站才能讀寫網(wǎng)絡(luò)型共享內(nèi)存，隨著令牌在網(wǎng)絡(luò)中傳遞至每個(gè)站，則每個(gè)站分別完成對網(wǎng)絡(luò)型共享內(nèi)存的讀寫。這樣，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送的時(shí)候不會發(fā)生沖突，可以保證信息的實(shí)時(shí)傳輸。由于CC-Link IE使用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，令牌在網(wǎng)絡(luò)中的傳遞速度是非?？斓模虼诉B接掃描時(shí)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(shí)間計(jì)算得到。其次，三菱電機(jī)自動(dòng)化FA產(chǎn)品不僅可以方便的將現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3 A800變頻器在復(fù)合擠出及四輥壓延機(jī)上的應(yīng)用優(yōu)勢

冷卻和卷取裝置位于復(fù)合生產(chǎn)線的終端和后端，是整條生產(chǎn)線至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其工作狀況的好壞不但影響聯(lián)動(dòng)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(dòng)線速度匹配要求速度控制精度高、實(shí)時(shí)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(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)聯(lián)動(dòng)線調(diào)試中比較難調(diào)的部分。聯(lián)動(dòng)線速度匹配和卷取控制最終需達(dá)到的效果，就是無論聯(lián)動(dòng)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(jī)自動(dòng)化FA產(chǎn)品A800(這里具體指A800-R2R型號)變頻驅(qū)動(dòng)器本體集合了速度張力控制(浮動(dòng)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(jì)算補(bǔ)償/初期卷徑計(jì)算/卷徑值記憶、錐度控制、速度增益自動(dòng)調(diào)整、短線檢測、慣性補(bǔ)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(fù)合擠出機(jī)及聯(lián)動(dòng)線和四輥壓延機(jī)及聯(lián)動(dòng)線上應(yīng)用A800變頻驅(qū)動(dòng)器，由于外部模擬量信號及運(yùn)算控制均在變頻驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部完成，所以極大的減輕了PLC運(yùn)算和網(wǎng)絡(luò)通訊的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也避免了編程及數(shù)學(xué)建模運(yùn)算所帶來的人為不確定性。浮動(dòng)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(shí)，任意卷徑自動(dòng)推算功能進(jìn)行當(dāng)前卷徑的計(jì)算，便于任意卷徑時(shí)的卷?。辉诰砣≈袛鄷r(shí)，A800可以在卷徑不斷變化的過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)速度增益，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效與安全，此外慣性補(bǔ)償功能還可以改善因加減速時(shí)的張力滯后現(xiàn)象；在卷取工作結(jié)束時(shí)，斷線檢測功能可以自動(dòng)偵測制品尾部，防止飛車。

圖5 浮動(dòng)輥控制系統(tǒng)

圖6 浮動(dòng)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(luò)及A800變頻驅(qū)動(dòng)器在輪胎行業(yè)除了可應(yīng)用于復(fù)合擠出聯(lián)動(dòng)線和壓延聯(lián)動(dòng)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(zhǔn)的效果。

濮陽新豫石化開發(fā)出丁基橡膠合成反應(yīng)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(zé)任公司開發(fā)出一種丁基橡膠合成反應(yīng)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(dá)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(guān)統(tǒng)計(jì)，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(jìn)口量同比減少18.11%

根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2015年，我國炭黑的進(jìn)口量為8.41萬t，同比2014年（下同）減少18.11%。進(jìn)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(jìn)口量為1.19萬t，占總進(jìn)口量的14.15%，同比減少38.34%；來自韓國的進(jìn)口量為1.84萬t，占總進(jìn)口量的21.88%，同比減少16.74%；來自美國的進(jìn)口量為1.73萬t，占總進(jìn)口量的20.57%，同比減少9.42%；來自中國臺灣的進(jìn)口量為0.86萬，占總進(jìn)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(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，主要從事三菱FA產(chǎn)品應(yīng)用于輪胎行業(yè)解決方案的設(shè)計(jì)和推廣。

2015-10-30