專利名稱：一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電線電纜制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)泡機(jī)溫度控制和線徑調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
物理發(fā)泡機(jī)主要用于給銅芯線外加一層發(fā)泡材料，多用于同軸電纜的生產(chǎn)?，F(xiàn)有 的發(fā)泡機(jī)多用人工調(diào)節(jié)電纜線徑，不僅調(diào)節(jié)麻煩，而且精度不高，耗費(fèi)時(shí)間長，浪費(fèi)材料多。 同時(shí)采用大量的傳統(tǒng)繼電器、接觸器控制，線路復(fù)雜，維修麻煩，故障點(diǎn)多，又由于溫度控制 采用大量的儀器儀表，成本高，儀器儀表易于損壞，控制精度不高，設(shè)置參數(shù)麻煩。一條物理 發(fā)泡線從放線到牽引再到收線，各點(diǎn)需要做到速度同步，傳統(tǒng)的同步方法為人工目測加手 工調(diào)速，既不方便又不精確，速度不同步極易拉斷線，造成生產(chǎn)線不能連續(xù)生產(chǎn)，浪費(fèi)人工 時(shí)間與材料非常嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)線徑，使用PLC控制溫度，各電機(jī)速 度同步穩(wěn)定，張力恒定的全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，包括主動(dòng)放線架， 主動(dòng)放線架張力儀，去污機(jī)，前牽引；前牽引張力儀，歐勒預(yù)熱機(jī)，涂膠機(jī)，外層機(jī)及主機(jī)，冷 卻水槽，兩個(gè)電氣控制柜；冷卻水槽，后牽引，收線機(jī)架力儲(chǔ)線架；收線機(jī)部分構(gòu)成的物理 發(fā)泡機(jī)，其主要技術(shù)特征是所述的物理發(fā)泡機(jī)采用型號(hào)為S7-314C的PLC進(jìn)行集中控制，互 鎖電路與自鎖電路在PLC內(nèi)部完成，PLC下直接連接繼電器或接觸器，繼電器或接觸器再驅(qū) 動(dòng)各執(zhí)行器；所述物理發(fā)泡機(jī)生產(chǎn)線上的加熱點(diǎn)全部采用PLC控制，PLC輸出至固態(tài)繼電器，固 態(tài)繼電器再驅(qū)動(dòng)各加熱圈，使用PLC內(nèi)建專門為溫度控制而開發(fā)的模糊PID控制算法；所述PLC采用10. 4寸大屏幕觸摸屏，觸摸屏內(nèi)建立控制按鈕代替機(jī)械按鈕控制， 內(nèi)建豐富的參數(shù)設(shè)置畫面，溫度設(shè)置在觸摸屏上輸入數(shù)字，內(nèi)建詳細(xì)的報(bào)警信息，逐條顯示 生產(chǎn)線的工作狀況，報(bào)警條文指示維修人員排除故障；所述的物理發(fā)泡機(jī)用電位器收集生產(chǎn)線上各點(diǎn)處電纜的張力，傳至PLC集中處 理，來調(diào)節(jié)主動(dòng)放線架、前牽引、后牽引、收線電機(jī)處的電機(jī)速度。本發(fā)明用PLC控制整條生產(chǎn)線，所有的電機(jī)啟動(dòng)停止控制都在PLC內(nèi)部完成，整條 生產(chǎn)線共有溫度加熱點(diǎn)17個(gè)，全部采用PLC內(nèi)建專用PID控制。調(diào)整好PID參數(shù)，能很好 的控制住溫度。本發(fā)明對(duì)發(fā)泡生產(chǎn)線大部分控制都在觸摸屏上完成。本物理發(fā)泡生產(chǎn)線包 括了主動(dòng)放線架、前牽引、后牽引、收線機(jī)四大傳動(dòng)部分，各傳動(dòng)部分為了保持張力恒定都 增加了張力傳感器。主動(dòng)放線架與前牽引之間、前牽引與后牽引之間、后牽引與收線機(jī)之間 都放置了張力架，用來調(diào)節(jié)各部分的電機(jī)速度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-圖5為圖1的分段局部放大圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-圖5所示，從右往左看，依次為主動(dòng)放線架1，主動(dòng)放線架張力儀2，去污 機(jī)3 ；前牽引4，前牽引張力儀5，歐勒預(yù)熱機(jī)6，涂膠機(jī)7 ；外層機(jī)及主機(jī)8，冷卻水槽9，兩個(gè) 電氣控制柜10，冷卻水槽11 ；后牽引12，收線機(jī)架力儲(chǔ)線架13，收線機(jī)部分14。本發(fā)明用PLC控制整條生產(chǎn)線，所有的電機(jī)啟動(dòng)停止控制都在PLC內(nèi)部完成，所須 復(fù)雜的自鎖、互鎖電路也在PLC內(nèi)部完成，PLC輸出直接驅(qū)動(dòng)各繼電器、接觸器，繼電器、接 觸器再驅(qū)動(dòng)各種電磁閥、氣閥和電機(jī)。各電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)，變頻器的啟動(dòng)、停止、調(diào)速都通 過S7-314C的自由通信口用485USS通信。用一根485專用鎧裝屏蔽雙絞線估總線，7臺(tái)變 頻器掛在485總線上，給每臺(tái)變頻器分別分配連續(xù)的485通信地址。收線機(jī)須在低速下運(yùn) 行，因此，收線部分使用了兩臺(tái)直流電機(jī)，由此保證了在低速時(shí)的機(jī)械特性。直流驅(qū)動(dòng)采用 歐陸590+，啟動(dòng)、停止用PLC開關(guān)量，調(diào)速采用PLC模擬量輸出。整條生產(chǎn)線共有溫度加熱點(diǎn)17個(gè)，全部采用PLC內(nèi)建專用PID控制。PLC輸出點(diǎn) 接固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器再驅(qū)動(dòng)各加熱圈。S7-314C內(nèi)部集成FB58為專用模糊PID溫度 控制算法，使能其脈沖輸出，F(xiàn)B58會(huì)調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器接通與斷開時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)溫度的恒定。 若溫度低，接通時(shí)間長，溫度上升快；若溫度接近預(yù)設(shè)溫度，則算法會(huì)自行降低固態(tài)繼電器 的導(dǎo)通時(shí)間，使得溫度恒定在預(yù)設(shè)點(diǎn)附近。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，調(diào)整好PID參數(shù)，能很好的控制 住溫度。當(dāng)溫度過高，則輸出(過程變量)降低，甚至為0;當(dāng)溫度降低輸出又升高。這樣 始終使溫度控制在士 1°C。這個(gè)控制效果已經(jīng)能滿足一般發(fā)泡生產(chǎn)線要求。在主機(jī)擠出筒 部分，溫度控制要求較高，主機(jī)6區(qū)都加了冷卻風(fēng)扇，防止加熱溫度過高。當(dāng)溫度高于設(shè)定 值一定值時(shí)，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，使得溫度超調(diào)不至于過高。本發(fā)明對(duì)發(fā)泡生產(chǎn)線大部分控制都在觸摸屏上完成。觸摸屏上有溫度設(shè)置頁，主 機(jī)主6區(qū)風(fēng)扇啟動(dòng)溫度設(shè)置，溫度控制方式選擇，風(fēng)扇控制方式選擇，對(duì)各電機(jī)啟、?？刂?， 設(shè)置各電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，線徑調(diào)節(jié)自動(dòng)、人工模式切換。觸摸屏還須完成各種參數(shù)設(shè)置，例如 線纜線徑，收線盤每盤收線長度，提前換盤長度，PID參數(shù)設(shè)置等等。觸摸屏還提供了報(bào)警顯 示任務(wù)，生產(chǎn)線出了問題會(huì)在觸摸屏中顯示，以提示維修人員如何維修，還顯示當(dāng)前線徑， 當(dāng)前線速度，各電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速。本物理發(fā)泡生產(chǎn)線，用I^rofibus DP總線將將觸摸屏、PLC、 水解電容器、測徑儀連接起來，使水解電容值、當(dāng)前線徑值都顯示在觸摸屏上。本物理發(fā)泡生產(chǎn)線包括了主動(dòng)放線架、前牽引、后牽引、收線機(jī)四大傳動(dòng)部分，各 傳動(dòng)部分為了保持張力恒定都增加了張力傳感器15、16、17。主動(dòng)放線架與前牽引之間、前 牽引與后牽引之間、后牽引與收線機(jī)之間都放置了張力架，用來調(diào)節(jié)各部分的電機(jī)速度。整 個(gè)系統(tǒng)，以后牽引電機(jī)速度為基準(zhǔn)，后牽弓I電機(jī)速度決定了整個(gè)生產(chǎn)線的線速度。前牽引的 速度由前牽引與后牽引之間的張力架決定，當(dāng)張力松時(shí)，前牽引速度變慢；當(dāng)張力過緊時(shí)， 前牽引速度加快。前牽引與主動(dòng)放線架、后牽引與收線機(jī)之間電機(jī)速度關(guān)系同理。圖1為總裝配圖，按照順序從左往右安裝好本生產(chǎn)線，將銅芯線從左往右穿至收 線機(jī)，將主機(jī)、涂膠機(jī)、外層機(jī)都裝好料。在觸摸屏上設(shè)置好溫度，待溫度加熱到預(yù)設(shè)值，等待20分鐘，此時(shí)溫度已穩(wěn)定，即可設(shè)置好線徑，將調(diào)節(jié)模式選為自動(dòng)調(diào)節(jié)，按啟動(dòng)按鈕，則 生產(chǎn)線將自動(dòng)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)速度。調(diào)查節(jié)后牽引電機(jī)速度，當(dāng)后牽引與前牽引之間的張力傳感器接受到張力值變大 時(shí)，則前牽引電機(jī)速度自動(dòng)變大，同理當(dāng)前牽引與主動(dòng)放線架之間的張力變大時(shí)則主動(dòng)放 線架主動(dòng)放線，放線量視張力大小而定，收線機(jī)自動(dòng)收線實(shí)現(xiàn)方式同理。主機(jī)內(nèi)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻地?cái)D出發(fā)泡材料，發(fā)泡材料帶走主機(jī)內(nèi)部熱量。主機(jī)分成6 個(gè)加熱區(qū)，每個(gè)加熱區(qū)都有熱電偶實(shí)時(shí)測量該區(qū)的溫度，每個(gè)區(qū)又有一個(gè)獨(dú)立的加熱圈。銅 絲穿過主機(jī)頭，發(fā)泡材料均勻地固定在銅絲上，同時(shí)主機(jī)內(nèi)部熱量被帶走，高靈敏的傳感器 感應(yīng)到溫度降低并將信號(hào)傳遞給PLC，PLC根據(jù)專用溫度控制的模糊PID算法計(jì)算輸出來控 制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通時(shí)間，如果溫度超調(diào)并超過風(fēng)扇開啟值，則PLC將啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)使溫 度恒定在設(shè)定值。涂膠機(jī)、外層機(jī)的溫度控制實(shí)施方式與主機(jī)相同，不再贅述。距離擠出頭最近的水槽為活動(dòng)水槽，活動(dòng)水槽輸出端裝有線徑測量儀實(shí)時(shí)測量線 徑。該測徑儀自帶線徑控制系統(tǒng)，但其實(shí)控制算法極為靈敏，在誤差大于3%時(shí)，讓其控制則 會(huì)不穩(wěn)定，出現(xiàn)跳動(dòng)幅度大。如果跳動(dòng)幅度過大，有可能造成線徑短時(shí)間內(nèi)變得過粗，則有 可能出現(xiàn)無法通過測徑儀的孔而損壞儀器。因此，本發(fā)明對(duì)線徑控制進(jìn)行了改進(jìn)。具體實(shí)現(xiàn) 方法為先用PLC控制調(diào)線徑，將線徑調(diào)節(jié)至誤差在3 %以內(nèi)，然后切換至測徑儀控制。先在 PLC上編寫自動(dòng)控制程序，采用PI算法或者采用傳統(tǒng)的循環(huán)判斷法逐步逼近預(yù)設(shè)線徑。這 兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，PI算法調(diào)節(jié)速度快，但跟測徑儀自帶算法一樣容易超調(diào)，自寫循環(huán)逐 步逼近法穩(wěn)定，不容易超調(diào)，但是調(diào)節(jié)慢。考慮到算法的復(fù)雜程序與實(shí)用性，本發(fā)明采用后 一種方法，實(shí)驗(yàn)證明，本方法能穩(wěn)定地將線徑自動(dòng)調(diào)節(jié)至誤差3%以內(nèi)。當(dāng)誤差控制在3% 以內(nèi)時(shí)，PLC自動(dòng)切換至測徑儀控制線徑，電纜生產(chǎn)線速度調(diào)節(jié)非常靈敏，一旦線徑細(xì)微地 變細(xì)或變粗，生產(chǎn)線速度都會(huì)靈敏地響應(yīng)減慢或加快。
權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，包括主動(dòng)放線架，主動(dòng)放線架張力儀，去污機(jī)，前牽引；前 牽弓I張力儀，歐勒預(yù)熱機(jī)，涂膠機(jī)，外層機(jī)及主機(jī)，冷卻水槽，兩個(gè)電氣控制柜；冷卻水槽，后 牽引，收線機(jī)架力儲(chǔ)線架；收線機(jī)部分構(gòu)成的物理發(fā)泡機(jī)，其特征在于所述的物理發(fā)泡機(jī)采 用型號(hào)為S7-314C的PLC進(jìn)行集中控制，互鎖電路與自鎖電路在PLC內(nèi)部完成，PLC下直接 連接繼電器或接觸器，繼電器或接觸器再驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，其特征在于所述物理發(fā)泡機(jī)生產(chǎn)線上 的加熱點(diǎn)全部采用PLC控制，PLC輸出至固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器再驅(qū)動(dòng)各加熱圈，使用PLC 內(nèi)建專門為溫度控制而開發(fā)的模糊PID控制算法。
3.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，其特征在于PLC采用10.4寸大屏幕觸 摸屏，觸摸屏內(nèi)建立控制按鈕代替機(jī)械按鈕控制，內(nèi)建豐富的參數(shù)設(shè)置畫面，溫度設(shè)置在觸 摸屏上輸入數(shù)字，內(nèi)建詳細(xì)的報(bào)警信息，逐條顯示生產(chǎn)線的工作狀況，報(bào)警條文指示維修人 員排除故障。
4.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，其特征在于所述的物理發(fā)泡機(jī)用電位 器收集生產(chǎn)線上各點(diǎn)處電纜的張力，傳至PLC集中處理，來調(diào)節(jié)主動(dòng)放線架、前牽引、后牽 弓丨、收線電機(jī)處的電機(jī)速度。
全文摘要
一種全自動(dòng)物理發(fā)泡機(jī)，屬于電線電纜制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)泡機(jī)溫度控制和線徑調(diào)節(jié)。它包括主動(dòng)放線架，主動(dòng)放線架張力儀，去污機(jī)，前牽引；前牽引張力儀，歐勒預(yù)熱機(jī)，涂膠機(jī)，外層機(jī)及主機(jī)，冷卻水槽，兩個(gè)電氣控制柜；冷卻水槽，后牽引，收線機(jī)架力儲(chǔ)線架；收線機(jī)部分構(gòu)成的物理發(fā)泡機(jī)，其主要技術(shù)特征是所述的物理發(fā)泡機(jī)采用型號(hào)為S7-314C的PLC進(jìn)行集中控制，互鎖電路與自鎖電路在PLC內(nèi)部完成，PLC下直接連接繼電器或接觸器，繼電器或接觸器再驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器。本發(fā)明用PLC控制整條生產(chǎn)線，所有的電機(jī)啟動(dòng)停止控制都在PLC內(nèi)部完成。
文檔編號(hào)H01B13/016GK102074313SQ20101061092
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者包昌富 申請(qǐng)人:杭州三普機(jī)械有限公司