1、PP中空板剪切工藝描述

PP中空板生產(chǎn)是一條連續(xù)生產(chǎn)線,包括熱壓主機(jī)、冷卻輥、剪切及收集幾部分。圖1示出了其主要工藝流程。三卷塑料布送入熱壓主機(jī),進(jìn)行加熱粘壓成中空板(中間一層為波浪形的板)。再經(jīng)冷卻輥進(jìn)行平整及冷卻后,送到裁刀裝置。該裝置由固定在鏈條上的刀刃及導(dǎo)軌、減速機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)等組成。當(dāng)中空板端頭抵達(dá)啟刀紅外檢測器時(shí),該檢測器發(fā)出啟刀信號,裁刀裝置啟動并將運(yùn)動中的中空板切割成規(guī)定長度。當(dāng)?shù)度械诌_(dá)停刀紅外檢測器時(shí),該檢測器發(fā)出停刀信號,使裁刀裝置停下,完成了一次剪切,等待下次剪切。

可見,PP中空板剪切是在連續(xù)生產(chǎn)線上對運(yùn)動物體進(jìn)行同步剪切,且剪切后的中空板在長度精度、切割線的垂直度及平直性等方面都有嚴(yán)格規(guī)定。因此,對裁刀及冷卻輥的控制提出了較高的要求:

(1)裁刀應(yīng)在進(jìn)入切割前快速單調(diào)啟動到穩(wěn)定同步速度,以保證切口處不會彎曲。并且,在整個(gè)切割過程中裁刀要保持穩(wěn)速,且保持與冷卻輥送料速度同步,以確保切割線的垂直度和平直性。

(2)裁刀每次停刀應(yīng)定位在同一位置,且每次應(yīng)在相同的時(shí)間內(nèi)啟動到穩(wěn)定速度。這樣才能保證較高的長度精度及每塊板長度的均勻。

(3)中空板熱壓質(zhì)量與原料、加熱溫度、速度等諸多因素有關(guān)。即使在裁同一規(guī)格的產(chǎn)品圖1塑扦中空板剪切工藝過程時(shí),也需要經(jīng)常根據(jù)實(shí)際情況改變主機(jī)及冷卻輥速度。故要求冷卻速度不同時(shí),停刀位置也不一樣,這樣才能保證在不同冷卻速度下能裁出同樣尺寸的板子。

(4)裁刀的啟刀和停刀距離都很短,故要求裁刀裝置快速啟動和制動,以保證裁短板時(shí)不連刀。

(5)裁刀剪切過程要保持規(guī)定的節(jié)奏,以和整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過程配合。特別是任何時(shí)候裁刀都不能反向運(yùn)行;在剪切過程中也不能有停頓,否則整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過程將受到影響。圖2是一個(gè)典型的裁刀過程。

要全面滿足上述要求,采用一種常規(guī)的控制規(guī)律是難于勝任的。智能控制為解決這一課題開辟了一條有效的途徑。

2工業(yè)智能控制器

自動控制與人工智能的交叉產(chǎn)生了智能控制這一新興學(xué)科。它在反應(yīng)堆、機(jī)器人等高技術(shù)領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用。但無論從硬件設(shè)備和軟件規(guī)模上都相當(dāng)龐大,耗資昂貴,使一般常規(guī)工業(yè)難于接受。本文所指的工業(yè)智能控制器,是在某一工業(yè)領(lǐng)域中,將專家系統(tǒng)技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)和控制理論結(jié)合起來,設(shè)計(jì)出適合于工業(yè)應(yīng)用的具有一定通用性的控制器。在這種控制器中,除了通常按數(shù)學(xué)模型完成的數(shù)學(xué)解析算法外,還著重利用專家的知識和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理,使控制器具有仿人的智能,從而控制性能更優(yōu)異和完善。工業(yè)智能控制器的另一特點(diǎn)是著眼于常規(guī)工業(yè)的應(yīng)用,集計(jì)算機(jī)和接口于一體,強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性,高抗擾性以及簡便價(jià)廉。

根據(jù)上述思想,我們設(shè)計(jì)了MCI-1型工業(yè)智能控制器。它以Z-80CPU為核心,結(jié)合時(shí)鐘、存貯、驅(qū)動、接口、變換以及電源等器件組裝在一塊380x285mm²的印刷電路板上。線路和印刷板進(jìn)行了精巧的設(shè)計(jì)和處理,保證了一定的通用性和較強(qiáng)的抗干擾能力。它可以靈活方便地安裝在功率驅(qū)動裝置或控制臺中,便于工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。

MIC-1的硬件結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。結(jié)合PP中空板剪切的控制,其主要部份的功能是:

·CPU為Z-80,時(shí)鐘ZM。

·EPROM為2片2716,RAM為2片2124。

存貯程序及數(shù)據(jù)。

·1PIO接受電源同步信號,并通過ICTC經(jīng)硬軟件結(jié)合辦法形成可控硅觸發(fā)脈沖。此外,1PIO還接受自動啟刀、停刀信號。

·2CTC產(chǎn)生控制時(shí)鐘及其它時(shí)鐘信號。

·3CTC接受冷卻輥同步速度脈沖信號。

·4CTC接受裁刀裝置的轉(zhuǎn)速、位置脈沖信號。

·2PIO,3PIO,74LS240及MC145ll等組成人—機(jī)界面,輸入/輸出各種操作命令,數(shù)據(jù)、生產(chǎn)現(xiàn)場的信息以及聲光報(bào)警信號等。

MIC一1工業(yè)智能控制器上還備有二個(gè)12線插座,只要用電纜線將它們引至普通單板機(jī)相應(yīng)的數(shù)據(jù)、地址、控制線上,就可以利用普通單板機(jī)來開發(fā)、修改和調(diào)試MIC-1的程序。

開發(fā)調(diào)試簡單方便。

3塑樸中空板剪切智能控制的設(shè)計(jì)

一個(gè)工業(yè)智能控制器應(yīng)包含三個(gè)基本內(nèi)容:知識庫、控制規(guī)則集和推理機(jī)構(gòu)。對他們的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工業(yè)智能控制器的核心。根據(jù)PP中空板剪切的工藝特點(diǎn)及要求,MIC一1型工業(yè)智能控制器在建立知識庫、控制規(guī)則集和推理機(jī)構(gòu)時(shí)考慮了下述特點(diǎn):

(1)控制過程的不同狀態(tài)采用不同的控制規(guī)律;

(2)按經(jīng)驗(yàn)知識進(jìn)行控制和定位,

(3)及時(shí)處理異常狀況及缺陷,保持所需的生產(chǎn)節(jié)奏;

(4)自診斷及記錄。

下面說明一下MIC-1控制器中知識庫、推理機(jī)構(gòu)和控制規(guī)則集的建立。

3.1知識庫

存貯工藝要求、計(jì)算公式、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、缺陷及異常情況的處理辦法、原始數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)等。例如,不同冷卻輥速度時(shí)要求裁刀刀刃停在不同的位置,這些關(guān)系都從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來并把它們建立在知識庫中。為了簡化,這里的知識庫并沒有設(shè)計(jì)自學(xué)習(xí)功能。這對PP中空板剪切已可滿足要求了。

3.2推理機(jī)構(gòu)

根據(jù)PP中空板剪切工藝特點(diǎn),建立了四種正常生產(chǎn)過程中的控制狀態(tài):

(1)啟刀run;

(2)切割cut;

(3)停刀stop;

(4)停穩(wěn)standstill。

在run和stop狀態(tài)中還建立了一些分狀態(tài)。MIC-1判斷并記憶這些狀態(tài),根據(jù)這些狀態(tài)或它們的邏輯組合,從知識庫中提取不同的知識和控制規(guī)則對系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3.3控制規(guī)則集

各控制規(guī)則均按產(chǎn)生式規(guī)則來建立,其基本形式是:

IF Condition THEN Operation

圖4是裁刀控制系統(tǒng)的簡化原理圖。MCI-1的控制對象為可逆可控硅裝置驅(qū)動的直流電機(jī)及裁刀機(jī)械。從控制規(guī)則來看,MIC-1的控制規(guī)則集可劃分成三個(gè)子集:

子集I:正規(guī)控制規(guī)則集。它實(shí)現(xiàn)在不同狀態(tài)下按不同規(guī)則進(jìn)行控制。

4工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行

PP中空板剪切的智能控制系統(tǒng)已在浙江塑料廠中空板車間安裝、調(diào)試并獲得成功應(yīng)用,至今己運(yùn)行一年。

控制系統(tǒng)由四部份組成:

(1)VZC控制臺:裝有MIC-1工業(yè)鉀能控制器,控制按鍵及撥碼開關(guān),數(shù)碼管履示,儀表及打印機(jī)等;

(2)ZCB整流柜:單相全橋可逆可控硅。理kw,220V,供給裁刀電機(jī);

(3)ZCA整流柜:單相全橋可控硅。4kw,220V供給冷卻輥電機(jī);

(4)檢測裝置,主要包括:

·光電脈沖發(fā)生器:CZM-2型,工024脈沖/轉(zhuǎn)

·啟刀紅外測量儀:最大反射距離150mm。

·停刀紅外測量儀:最大反射距離80m。

中空板生產(chǎn)設(shè)備主要性能:

(1)冷卻輥

·機(jī)架寬1550mm,輥長1400mm

·電機(jī):2.2kw,220V,12.67A,1000r/min。

(2)裁刀裝置

·主臺斜寬1300mm,鏈條長3962.4mm。

·電機(jī):Z2一41型,1.5kw,220V,8.87A,1000r/min。

MIC吸控制器采用的參數(shù):A1=16,A2=16,A3=16,A5=0.14,B1=8.188,B2=0.155,D1=0.25。采樣周期10ms。

5結(jié)束語

現(xiàn)場調(diào)試及運(yùn)行表明,PP中空板剪切智能控制系統(tǒng)獲得下述效果:

(1)系統(tǒng)具有優(yōu)良的動靜態(tài)性能,很好地滿足了PP中空板同步剪切的各項(xiàng)要求。圖5是裁刀控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的示波圖。

(2)大大提高了PP中空板的剪切精度、切割線的垂直度和平直性。在采用本系統(tǒng)前,剪切誤差達(dá)±25mm,切割線彎曲不直,需要進(jìn)行二次分剪,造成邊料浪費(fèi)。采用本系統(tǒng)后,剪切誤差最大±3mm,達(dá)到了工藝要求,從而避免了兩次剪切,省掉一道工序,一次剪出成況。

(3)具有良好的運(yùn)行性能,操作方便,可靠性高。能在粉塵較大,電網(wǎng)波動(+10%～20%)及畸變嚴(yán)重,干擾較強(qiáng),環(huán)境溫度較高的生產(chǎn)現(xiàn)場直接長期使用。一年來的運(yùn)行基本無故障,適合于工業(yè)控制的應(yīng)用。

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