STI铜箔电镀生产线伺服控制系统

完成时间：2010年4月　　主要产品：西门子私服电机　　设计行业：铜箔生产线

项目简述：

　　STI生产线主要工作是将生箔机生产出来铜箔进行表面处理，加热，卷取，最终生产出成品卷。主要设备有开卷机，进料装置，1＃张紧装置，2＃张紧装置，3＃张紧装置，4＃张紧装置，5＃张紧装置，6＃张紧装置，卷取机。

　　本设备主要用于超薄片状铜箔的处理，此种铜箔轻，薄，标重在90g/m2左右，极容易出现打折，压印，串卷，断箔等问题。系统的稳定性和精度上有很高的要求。

　　按照设计，生产线长度在24米，铜箔在生产线上电镀时有微微的增厚，在各种导辊上穿插后长度在40米。开卷分为上下两种开卷方式，可各自独立进行。

　　在电气方面，整条生产线采用九台伺服同步电机传动，中间部分采用了7台电机，前开卷及后收卷各一台电机。要求生产线采用电机转矩、张力控制两种闭环控制方式。正常生产以张力闭环控制方式为主。

　　机械方面的部件，尺寸方面的精度以及安装均能达到技术要求。现主要集中在电气方面进行开发集成，力求在设备的稳定性和精度上进一步再提高，要求有满足生产超薄产品的性能，确保产品品质。

工程现场图

系统简介：

主要设备：

鉴于现场腐蚀性较强，要求在硬件选型时选择防护等级为IP65以上的标准

开卷电机（西门子）

交流伺服电动机一台3.77kw传动带减速比28：44减速机1：20张力20~100Kgf

进料和辅助电机

交流伺服电动机七台（西门子）2.2kw传动带减速比28：44减速机1：28张力20~100Kgf(可调节)

收卷电机（西门子）

交流伺服电动机一台3.77kw传动带减速比28：44减速机1：20张力20~100Kgf(可调节)

上述减速机均为德国原装高精度行星减速机

伺服控制单元（西门子）

SINAMICSD435

张力传感器

美国CMC张力传感器８套（２个传感器配１个放大器／套）

主控制柜

SIMOTION交流伺服单元　8个张力放大器　相关控制电气元件

开卷操作台

触模屏（西门子）、操作按钮、指示灯、急停按钮、警灯(声光报警)等

收卷操作台

触模屏（西门子）、操作按钮、指示灯、急停按钮、警灯(声光报警)等

中间操作盒(7个)

各轴正向点动、前级联动点动、急停按钮

系统技术：

• 1. 伺服电机命名原则：以开卷为基准，依次是开卷（UWINDER），进料（INFEED），辅助1（HELPER1），辅助2（HELPER2），辅助3（HELPER3），辅助4（HELPER4），辅助5（HELPER5），辅助6（HELPER6），收卷（WINDER）。
  2. 全线采用张力传感器，伺服电机等组成张力闭环伺服控制系统。保证同步与传动精度。全线张力可以自动控制。开卷及收卷实现恒张力卷绕控制；开收卷张力还能手动进行微调，以适应不同品种的产品生产的需要；1－6＃张紧装置伺服器通过内置的PID功能连接外部张力计实现张力闭环控制。
  3. 张力控制的平稳性要求：在开环和闭环模式下，无论是大卷、小卷、加速、减速、运行、停车、高速、低速、恒速，都要保证张力的恒定，需要进行张力的补偿。对于开卷、收卷电机，随着卷径的增大或减小，还需要有相应的锥度补偿。
  4. 采用高性能西门子伺服电机。要求内置热保护元件，保护电动机，确保电动机低速运行时的可靠性。采用旋转变压器作速度反馈。
  5. 选用高性能西门子伺服控制器SIMOTIOND435。伺服器通过直流母线并联，实现功率互补。伺服控制单元主要包括直流24V电源电源模块双轴电机模块5个滤波器电抗器I/O扩展模块相关的DP电缆和插头制动电阻和制动单元，均为西门子原装产品。
  6. 开卷分为上下两种开卷方式，可各自独立进行。
  7. 开卷部分能实行单独正反转/联动正反转；收卷部分能实行单独正反转/联动单向运转；中间各分级传动单独单向运转（前进方向）/联动运转；开卷，收卷处设立单独的操作平台。中间部分各轴本体附近有独立的调试盒。
  8. 开卷操作台和收卷操作台上都配有触摸屏和操作按钮。人机界面内容，包括电机温度，伺服控制器，机列运行等状态和各处张力值，速度值以及故障警报功能。通过操作台上的触摸屏和按钮能在线更改机列速度或其它相关工艺参数，不得影响机组正常运行。
  9. 实行多闭环伺服控制。在张力传感器失效的情况下，要求能自动转为电机转矩控制方式，保证生产线的正常运行。
  10. 系统有3种停车方式：正常停车（可设定时间的斜坡停）；定长停车；故障急停。
  11. 对急停的要求：当机列发生意外情况，比如断带，或是按下急停按钮，要求立刻断设备的电(通过SIMOTION的I/O控制)并快速制动（以防止人身意外，和设备损坏）。尤其是开卷和收卷两个惯性大的电机必须做到快速急停。并要求在5秒钟内全线停止。
  12. 采用PROFIBUS总线结构与上位机通信减少现场电缆及接线工作，同时提高系统的可靠性；并且要求具有在线调试和离线调整功能。
  13. 主驱动柜中预留I/O点用于烘箱和整流柜装置状态输入，以及现场未预料的一些附加功能。要求多提一个数字输入模块作备用。
  14. 选定进给电机（INFEED）作长度计数，主速度输出。

系统配置图