貝加萊薄膜雙向拉伸驅(qū)動(dòng)方案

1、貝加萊薄膜雙向拉伸驅(qū)動(dòng)方案前言在布魯克納公司的LISIM®雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線上,有700多個(gè)夾子機(jī)構(gòu)夾住塑料薄膜,同時(shí)進(jìn)行雙向拉伸。這些夾子由磁場(chǎng)牽引,就像鐵軌上的磁懸浮列車一樣,由728個(gè)直線電機(jī)產(chǎn)生這一移動(dòng)磁場(chǎng)使之成為可能。最近,布魯克納采用了貝加萊ACOPOS系列驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)控制,并通過POWERLINK總線實(shí)現(xiàn)同步通信。采用貝加萊技術(shù)之后,這家位于德國Chiemgau的機(jī)械制造商,能夠顯著降低驅(qū)動(dòng)設(shè)備成本,縮短循環(huán)周期,簡化硬件和軟件維護(hù),并且能夠應(yīng)用現(xiàn)成的解決方案替換專有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和總線技術(shù)。在LISIM®雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線上,由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步拉伸系統(tǒng)牽

2、引兩個(gè)環(huán)狀導(dǎo)軌上的數(shù)百個(gè)夾子機(jī)構(gòu)對(duì)薄膜進(jìn)行拉伸,最高速度可達(dá)6.6m/s。塑料薄膜從擠出機(jī)和壓延輥中生產(chǎn)出來之后,由這些夾子機(jī)構(gòu)夾住兩邊進(jìn)行橫向加速拉伸,兩側(cè)導(dǎo)軌并不平行,它們的間距會(huì)隨著生產(chǎn)線的延伸而增加,同時(shí)對(duì)薄膜進(jìn)行縱向拉伸,而且絕對(duì)不允許出現(xiàn)劃痕。在拉伸過程中,薄膜還會(huì)通過烘箱,高溫決定了材料的分子結(jié)構(gòu),因此能夠確定薄膜的物理特性,如受到拉伸影響的收縮性。拉伸過后,夾子機(jī)構(gòu)放開薄膜,空轉(zhuǎn)回系統(tǒng)的起始位置,在對(duì)不能用的薄膜邊緣進(jìn)行修剪之后完成收卷。 采用先進(jìn)的貝加萊驅(qū)動(dòng)技術(shù)的布魯克納薄膜生產(chǎn)設(shè)備擁有極短的循環(huán)周期。實(shí)際上只有一定數(shù)量的夾子受到驅(qū)動(dòng),而數(shù)百個(gè)沒有被驅(qū)動(dòng)的夾子不僅可以改善作用

3、在薄膜上的應(yīng)力分布,而且能夠防止薄膜在拉伸時(shí)出現(xiàn)下垂。受到驅(qū)動(dòng)的夾子被設(shè)計(jì)為直線電機(jī)的次要方面(轉(zhuǎn)子,因此在它們的牽引面上裝有永磁體。主要元件(定子繞組被對(duì)稱安置在牽引面上的永磁體上下,以此來改善應(yīng)力分布。在不同長度的區(qū)域內(nèi),繞組沿導(dǎo)軌分布,因此每個(gè)區(qū)域中只有一個(gè)受到驅(qū)動(dòng)的夾子。728個(gè)單獨(dú)控制的繞組每個(gè)區(qū)域由一個(gè)逆變器單獨(dú)控制,布魯克納的全新LISIM®系統(tǒng)信賴貝加萊驅(qū)動(dòng)技術(shù):沿著65米長的設(shè)備有728個(gè)區(qū)域,它們由384個(gè)貝加萊ACOPOS系列單雙軸逆變模塊和14個(gè)電源模塊控制,通過POWERLINK總線實(shí)現(xiàn)同步通信。區(qū)域的距離越長,所需的電能越大,因此使用的驅(qū)動(dòng)器類型范圍需從2

4、.6A至22A,額定功率為5kW?！皺C(jī)器概念是在直線電機(jī)的基礎(chǔ)上建立起來的,我們?cè)?5年前創(chuàng)建了這一概念,但是時(shí)至今日它依然非常先進(jìn),由于包裝行業(yè)和液晶面板行業(yè)對(duì)特殊薄膜的需求量越來越大,因此機(jī)器也得到了持續(xù)的改進(jìn)。我們一直使用到現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)技術(shù)確實(shí)已經(jīng)過時(shí)?！辈剪斂思{公司自動(dòng)化開發(fā)部電氣經(jīng)理Günter Oedl在談及改用貝加萊系統(tǒng)時(shí)說道,“它也是專為我們而開發(fā)的,而且使用了專有總線,因此我們想要進(jìn)行新的開發(fā)既困難又昂貴。”這家機(jī)械制造商通過使用ACOPOS模塊和POWERLINK總線,能夠用符合成本效益的標(biāo)準(zhǔn)解決方案取代專有產(chǎn)品,這些標(biāo)準(zhǔn)解決方案的進(jìn)一步開發(fā)可以根據(jù)不同用戶的需求來

5、進(jìn)行。通過POWERLINK實(shí)現(xiàn)精確同步“POWERLINK總線可以使上百個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確同步,同時(shí)提供較高的數(shù)據(jù)吞吐量。一方面,我們能夠顯著減少循環(huán)周期-現(xiàn)在只有400 s。另一方面,我們能夠?qū)⒋笮蛙浖K從驅(qū)動(dòng)器移至全局驅(qū)動(dòng)控制器中,”Günter Oedl解釋說。“這明顯簡化了軟件的維護(hù)。”系統(tǒng)中的所有398個(gè)ACOPOS模塊(電源模塊和逆變模塊由12臺(tái)APC810系列工控機(jī)實(shí)現(xiàn)同步,每臺(tái)工控機(jī)都配有3個(gè)POWERLINK卡,可以控制最多13個(gè)模塊。工控機(jī)通過另一個(gè)POWERLINK卡實(shí)現(xiàn)通信互聯(lián),或者連接至運(yùn)行布魯克納運(yùn)動(dòng)控制軟件的更高級(jí)別的APC810。例如,負(fù)責(zé)控制烘箱的

6、工廠控制系統(tǒng)是通過PROFIBUS接口連接該貝加萊工控機(jī)的。 398個(gè)ACOPOS模塊通過POWERLINK總線實(shí)現(xiàn)對(duì)夾子機(jī)構(gòu)的精確同步控制。 在LISIM®雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的控制柜中,總共有398個(gè)ACOPOS模塊,它們由12臺(tái)APC810系列工控機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制。POWERLINK具有極短的循環(huán)周期和極低的抖動(dòng)率,可以幫助布魯克納實(shí)現(xiàn)精確的區(qū)域定位,正如該公司的電氣開發(fā)主管所證實(shí):“這些單獨(dú)的區(qū)域結(jié)合在一起具有一致的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),容差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于應(yīng)用項(xiàng)目規(guī)定的1ms?！睂?duì)于機(jī)械制造商而言,POWERLINK的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是,它并非專有總線系統(tǒng),而是一個(gè)開源的解決方案,因此可以獲得眾多廠商的

7、支持,可以采用包括專業(yè)診斷工具在內(nèi)的眾多解決方案。節(jié)約能源和空間布魯克納公司的管理層對(duì)ACOPOS廣泛的產(chǎn)品系列印象深刻,特別是僅用一個(gè)逆變模塊就可以控制兩個(gè)軸或繞組,正如Günter Oedl所言?！拔覀儾恍枰褂?28個(gè)逆變模塊,398個(gè)模塊就足以完成這項(xiàng)工作,不僅降低成本,而且節(jié)省空間?！辈剪斂思{公司的管理者們還特別關(guān)注冷卻技術(shù)?！翱諝饫鋮s的風(fēng)險(xiǎn)在于,阻塞的濾器無法得到及時(shí)更換,更糟糕的情況是,它已被拆除或者不再進(jìn)行更換,”布魯克納公司工程部經(jīng)理警告說?！耙虼?我們希望采用冷卻板冷卻,在與貝加萊的初步討論中,他們表現(xiàn)出非常積極的合作意向,為我們開發(fā)了一個(gè)理想的解決方案?！奔词乖?/p>

8、后續(xù)的項(xiàng)目進(jìn)行過程中,貝加萊在服務(wù)方面仍然表現(xiàn)得非常認(rèn)真,他們將整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)制到其位于Eggelsberg的技術(shù)中心中用于開發(fā)。ACOPOS逆變器無需使用導(dǎo)熱膏,這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于布魯克納采用貝加萊的驅(qū)動(dòng)技術(shù)起到了決定性的作用。“在設(shè)備維護(hù)期間,過去逆變器的更換需要一個(gè)小時(shí),而現(xiàn)在在半小時(shí)內(nèi)就能完成,”Günter Oedl說道,“不僅如此ACOPOS由于是帶冷卻板的驅(qū)動(dòng)器,其通過機(jī)柜散熱的效率遠(yuǎn)勝于水冷或油冷。這樣可以避免出現(xiàn)峰值溫度和較大的溫度波動(dòng),有利于延長設(shè)備的使用壽命。為獲得較傳統(tǒng)冷卻方式更高的整體效率,我們還在現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)中加入冷卻液?！睙o需傳感器的閉環(huán)控制具有更高的效率和魯棒性將繞組從開環(huán)控制改為閉環(huán)控制將大幅提高能效。由于在烘箱附近不能安裝傳感器,因此布魯克納公司放棄了使用傳感器。“無傳感器控制方法的使用,使我們能夠?qū)⒚總€(gè)系統(tǒng)的使用功率降低100至150kW。”Gü