近20年以來，我國橡塑電纜機械行業(yè)與其它行業(yè)一樣發(fā)展迅速，并在入世后的市場競爭中面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于自動化設(shè)備技術(shù)能夠為橡塑電纜生產(chǎn)商帶來高生產(chǎn)率和高質(zhì)量的產(chǎn)品，因此，提高設(shè)備自動化技術(shù)水平成為提高我國橡塑電纜生產(chǎn)裝備市場競爭力，進而有效提升我國橡塑電纜行業(yè)綜合實力的頭等大事。中達(dá)電通公司作為一家領(lǐng)先的自動化技術(shù)供應(yīng)商，可為橡塑電纜生產(chǎn)行業(yè)提供自動化整體解決方案。

橡塑電纜生產(chǎn)工藝流程

線材進入放線設(shè)備在放線張力控制條件下,從預(yù)成型輥輪架穿過并被加熱,再被擠塑機擠出的橡膠材料作為外套所覆蓋；覆蓋了橡膠外套的線材,進入生產(chǎn)線主速牽引裝置,經(jīng)過高溫硫化（其每分鐘的生產(chǎn)速度由變頻器控制），再經(jīng)由履帶輔助牽引進入后處理階段；在芯線折斷和成型工藝裝置上,經(jīng)過張力架檢測張力作為張力反饋,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，并且各級可以微調(diào)及后級同步調(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，通過轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的控制，由速度變化引起的轉(zhuǎn)矩波動可降至最小,從而保證了速度和張力的恒定。

基于臺達(dá)機電產(chǎn)品的配置設(shè)計

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由臺達(dá)機電產(chǎn)品構(gòu)成核心自動化技術(shù)平臺，參見圖1，配置表參見表1。

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

基于臺達(dá)機電產(chǎn)品的整體解決方案

1、 一機多屏

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

利用臺達(dá)人機的一個非常重要的特點，即有三個通訊口且兩個通訊口可以RS232、RS485、RS422進行隨意配置。由于每個通訊口都是互相獨立的，可以把每一個人機的一個通訊口（此例中采用把人機的COM3 設(shè)置為RS485通訊格式 7 E 1 9600）連接起來進行通訊。主機通訊協(xié)議采用MODBUS MASTER,從機采用MODBUS SLAVE，而人機間數(shù)據(jù)的交換采用宏程序來實現(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10.4"人機分別與兩臺EH PLC通過另兩個通訊口（COM1 和COM2）進行通訊。這里之所以不用一機多屏，是因為我們在實際調(diào)試時發(fā)現(xiàn)用宏程序來做一機多屏?xí)r，如果數(shù)據(jù)很多，數(shù)據(jù)利用宏程序進行人機交換的速度會受到限制，再加上波特率的限制，從而不可能實現(xiàn)快速的通訊要求。通過在PLC上加裝DVP-F485卡（只能作為從站），使得一個PLC能與兩個觸摸屏通訊，由于變頻器、溫控器通訊實現(xiàn)了不用通過人機處理而直接與兩臺PLC通訊，因而大大加快了人機通訊速度。

3、 EASYLINK通訊

根據(jù)需要通訊的變頻器及溫控器數(shù)量眾多且通訊及時性高的要求，我們采用了臺達(dá)具有EASYLINK功能的PLC。EASYLINK功能的優(yōu)點在于通訊程序底層已經(jīng)寫好，沒必要再編寫復(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功能可參考臺達(dá)PLC編程手冊。

4、 變頻器同步

整個生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)擁有8臺變頻器，分成七段控制，利用臺達(dá)通訊的便利性，可實時地讀取變頻器的頻率。只要發(fā)現(xiàn)其中一臺變頻器頻率有變化（通過模擬量改動，或者主頻、比例給定），系統(tǒng)就會根據(jù)一定的比例，調(diào)整后續(xù)幾臺變頻器的頻率，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，那么以前一臺為準(zhǔn)，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(zhǔn)。

頻率值是由主頻與模擬量輔頻設(shè)置的，由于在現(xiàn)場模擬量輔頻何時改變是不可知的，因此要求系統(tǒng)必須每時每刻都在讀取頻率，以了解現(xiàn)場變頻器頻率值的變化，同時在讀取頻率后，還要根據(jù)頻率變化進行比例計算，并把計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)需要實時地讀取頻率，而且頻率給定有兩個來源，本方案的難點在于何時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)計過程中，原本想運用04AD+04DA，不過這樣雖然寫程序更簡單，但是會造成客戶現(xiàn)場生產(chǎn)線過長（五、六十米長），而且微調(diào)的模擬量必須緊靠每一個工位，加大了客戶的布線難度。另外，在這么長的線路上模擬量也會有很大的衰減和干擾，而依靠通訊的方式則會相對好一些。因此，我們最終采用了完全用通訊的方式來解決客戶同步的要求，盡管這樣會使程序編寫變得相對復(fù)雜一些，特別是編寫何時與參考值比較，以及怎樣屏蔽后幾臺頻率變化的程序。

5、 PID功能

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

結(jié)束語

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