CN202331116U - 一种高速智能分切机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速智能分切机，包括人机界面、运动控制器、驱动控制器、分布式I/O系统、中央处理器、自动操作模块、自动工艺参数设置模块、自动维护模块，所述的自动操作模块与自动工艺设置模块相连。本实用新型所述的分切机，为客户提供解决方案，减少机器对操作人员的依赖程度，通过在自动控制系统对分切工作进行自动控制，使分切机在标准状态下自动运行，从而保证获得基本的工作质量和效率。同时也使得操作简便，效率提高，产品质量有保证，材料浪费减少，其经济效果尤其突出，特别在人员流动性大的地方更显出优越性。

Description

一种高速智能分切机

技术领域

本实用新型涉及一种分切机，更具体地说，涉及一种高速智能分切机。 

背景技术

现有的常规分切机虽然已具有一定程度的自动化水平，但仍然对操作人员有很大的依赖性，尤其在工艺参数设定和故障处理等关系产品质量、生产效率和安全问题上，往往受操作人员的技术水平和工作状态的影响，而难以达标。对于一些新建企业，培养一个高水平的操作工要化很长的时间，在追求高质量、高效率、高安全生产上，就显得更加困难。由于在常规机器的人机界面上，操作工要设定许多诸如材料厚度，宽度，密度，放卷张力，收卷张力，收卷压力等工艺参数，要做一系列开车准备工作，当发生故障时系统也只能给出声光报警和有限的信息提示。所有的参数设置或故障基本上都要操作员根据经验自我判断和处理。这就使操作结果良莠不齐，分切质量难以稳定。这也是当前分切机存在的问题和不足。另外，随着新材料的日益增多，客户更需要包含解决方案的分切机，这也是常规分切机无法做到的。 

实用新型内容

本实用新型的目的是解决以上提出的问题，提供一种为客户提供解决方案，减少机器对操作人员的依赖程度，通过在自动控制系统对分切工作进行自动控制，使分切机在标准状态下自动运行，从而保证获得基本的工作质量和效率的高速智能分切机。 

本实用新型的技术方案是这样的： 

一种高速智能分切机，包括人机界面、运动控制器、驱动控制器、分布式I/O 系统、中央处理器、自动操作模块、自动工艺参数设置模块、自动维护模块，所述的自动操作模块与自动工艺设置模块相连。 

作为优选，所述的自动操作模块包括材料数据模块，保存着材料种类、规格；电机参数模块，保存着电机的属性；张力控制模块，用于控制张力的紧松状态；开停车控制模块，用于设定停车条件、强制停车、复位停车事件、启动机器运行。 

作为优选，所述的自动工艺参数设置模块包括工艺数据库模块，保存着工艺参数的数据；机器运行参数库模块，保存着工艺参数、工艺参数曲线、工艺参数配方。 

作为优选，所述的自动维护模块包括故障数据功能块，集成故障信息，当机器发生故障时，调用相对应的故障信息。 

作为优选，所述的分切机还包括报警信息模块，所述的报警信息模块与故障数据功能块相连，用于显示故障信息。 

作为优选，所述的分切机还包括电机状态检测模块，所述的电机状态检测模块用于检测电机的运行参数信息，并通过人机界面显示。 

作为优选，所述的分切机还包括摩擦力测试模块，用于测试分切机的收放卷工位的摩擦力，通过所述模块内制的软件绘制出结果，通过人机界面显示。 

作为优选，所述的自动操作模块还包括放卷制动控制模块、主驱动制动控制模块、废边风机控制模块、废边小车控制模块、内侧收卷手/自动摆入控制模块、外侧收卷手/自动摆入控制模块、圆刀控制模块、浮动辊控制模块、线速度设置模块。 

作为优选，所述的分切机还包括手动操作模块，用于对分切机的运行参数进行人工设置。 

作为优选，所述的分切机的运动控制器可以是集成在驱动控制器中。 

本实用新型的有益效果如下： 

本实用新型所述的分切机，为客户提供解决方案，减少机器对操作人员的依赖程度，通过在自动控制系统对分切工作进行自动控制，使分切机在标准状态下自动运行，从而保证获得基本的工作质量和效率。同时也使得操作简便，效率提高，产品质量有保证，材料浪费减少，其经济效果尤其突出，特别在人员流动性 大的地方更显出优越性。 

附图说明

图1是本实用新型的软件实现实施例的示意图； 

图2是本实用新型的内部故障处理流程示意图； 

图3是本实用新型的外部故障处理流程示意图； 

图4是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行进一步详细说明： 

如图4所示的一种高速智能分切机，包括人机界面、运动控制器、驱动控制器、分布式I/O系统、中央处理器、自动操作模块、自动工艺参数设置模块、自动维护模块，所述的自动操作模块与自动工艺设置模块相连。自动操作模块是针对操作人员对分切机的操作不熟悉的情况下开发的一种系统模块。操作人员仅需选择分切薄膜种类、收卷工位和设定基本的收卷宽度、停车长度、停车直径等参数，就可以实现机器运行的一键化操作。自动工艺参数设置模块中，分切机的收卷工艺参数和曲线会根据操作人员对分切薄膜种类的不同而自动生成，实现工艺参数智能化专家级的优化，以达到高效优质的分切薄膜质量，最大程度满足客户对分切质量的高标准要求。自动维护模块在分切机出现故障报警的情况下，提供给客户全方位的故障描述和解决帮助信息，以最快速度响应并处理故障，解决问题，恢复生产，提高生产效率。 

所述的自动操作模块包括材料数据模块，保存着材料种类、规格；电机参数模块，保存着电机的属性；张力控制模块，用于控制张力的紧松状态；开停车控制模块，用于设定停车条件、强制停车、复位停车事件、启动机器运行。建立自动操作模块，根据开车、停车的操作顺序编制PLC的逻辑控制程序，操作者只需在完成上卷后即可一键启动，自动运行。 

所述的自动工艺参数设置模块包括工艺数据库模块，保存着工艺参数的数据；机器运行参数库模块，保存着工艺参数、工艺参数曲线、工艺参数配方。 

建立自动工艺参数设置模块，根据已有的经过验证的数据，把不同厚度范围，不同材质的物料对应的压力，张力等工艺参数和速度，直径，宽度的关系曲线做成后台数据库的形式存入PLC中，操作者只要在人机界面上一键选择材料和厚度区域即可。 

所述的自动维护模块包括故障数据功能块，集成故障信息，当机器发生故障时，调用相对应的故障信息。 

建立自动维护模块，集成各种故障信息判别和处理方法，系统会根据不同的故障自动作出处理，如：紧停，减速，停车以及发出警报和详细的故障提示信息。 

所述的分切机还包括报警信息模块，所述的报警信息模块与故障数据功能块相连，用于显示故障信息。 

所述的分切机还包括电机状态检测模块，所述的电机状态检测模块用于检测电机的运行参数信息，并通过人机界面显示。 

所述的分切机还包括摩擦力测试模块，用于测试分切机的收放卷工位的摩擦力，通过所述模块内制的软件绘制出结果，通过人机界面显示。 

所述的自动操作模块还包括放卷制动控制模块、主驱动制动控制模块、废边风机控制模块、废边小车控制模块、内侧收卷手/自动摆入控制模块、外侧收卷手/自动摆入控制模块、圆刀控制模块、浮动辊控制模块、线速度设置模块。 

所述的分切机还包括手动操作模块，用于对分切机的运行参数进行人工设置。 

所述的分切机的运动控制器可以是集成于驱动控制器中。 

实施例 

本实施例所述的分切机的运动控制器采用西门子公司的SIMOTION D425/D435/D445，触摸屏采用西门子公司的触摸屏MP277，驱动控制器采用西门子公司SINAMICS-S120和分布式I/O系统采用西门子公司的ET200S。 

1、自动操作模块的实现 

1.1自动操作模块在操作上的实现 

当机器上电后，分切机的触摸屏上跳出开始画面，由操作人员选择操作模式，本实施例中包含智能模式和专业模式，智能模式即通过自动操作模块完成，专业模式即通过手动操作模块完成。当系统初始化完成后，操作人员选择相应的模式 即表示进入相应的操作模式。 

①选择智能模式，进入智能模式参数设定画面，操作人员选择好分切薄膜种类，如PET、CPP、BOPP等，设定好材料厚度、放卷宽度、放卷初始直径、放卷纸芯直径、内外侧收卷纸芯直径，选择好收卷工位电机和设定宽度。 

基本参数设置完成后，操作人员可以进行放卷、主驱动的制动操作，可以根据废边情况选择废边风机、废边小车的使用，也可以选择收卷臂的自动和手动摆入。在智能模式中，收放卷张力、压力工艺参数已经根据自动工艺参数设置模块自动设定，操作人员只需根据实际情况，适当调整收卷的松紧度，进行张力的增减操作即可。 

本实施例还具备停车条件设定，浮动辊激活选择，线速度设定等功能模块。 

报警信息模块通过对分切机的工作组件进行实时监测，并设置了故障报警条件，一旦监测到的工作组件的参数满足了故障报警条件，则人机界面弹出报警画面，显示报警和故障信息，同时提供常规的解决故障的方法。 

电机状态检测模块对分切机的电机的参数与工作状态进行实时监测，操作人员可以从人机界面上切换到电机状态画面，将显示电机的实时电流、电压、温度等参数。 

摩擦力测试模块用于测试分切机的收放卷工位的摩擦力，通过所述模块内制的软件绘制出结果，通过人机界面显示。 

②专业模式提供了完整的独立的控制模块，操作人员可以自主的选择对各个对象的独立操作。 

专业模式参数设定基本类似智能模式，只是放卷张力设定、加减速时间均由操作人员自主设定。 

本实施例将外侧工位定义为奇数号工位，如1号工位、3号工位……，内侧工位定义为偶数号工位，如2号工位、4号工位……。在外侧工位选择模式中，除电机选择和宽度设定外，本实施例的专业模式还放开了收卷工艺中的直径张力、速度张力、直径压力、速度压力、静摩擦转矩等工艺参数的设定。内侧工位选择模块与外侧工位选择模块操作类似。 

收卷工艺模块中可实现内外侧张力工艺、内外侧压力工艺的设定。以外侧张 力工艺为例，提供了直径张力、速度张力、宽度张力三条张力工艺曲线，操作人员可以根据自己的工艺要求，更改工艺曲线，只需修改相应曲线的参数，如直径、宽度、速度和张力百分比的值，即可更新曲线。曲线可以通过人机界面显示出来。压力工艺曲线内容类似张力工艺曲线。 

在放卷工艺模块上，操作人员可以根据实际放卷情况，调整放卷工艺参数，包括PID的比例值Kp、积分值I、微分值D，PID上下限等。在智能模式中，放卷工艺已经进行优化，无需再进行调整。 

配方管理模式中，操作人员可以根据自身的产品特性、工艺要求等建立配方，并可实现对配方的新建、保存、复制、删除、上传和下载等不同操作。 

1.2自动操作模块在程序软件上的实现 

分切机操作专家软件的设计，是根据分切工艺的操作要求而设定的，只是根据实际情况需要，如对分切机的熟悉程度、分切的工艺理解程度等的不同，将其分为两种不同的操作模式，其软件流程图1所示。 

机器上电后，系统自检完成后进入启动画面，即操作专家的两种模式选择画面。模式的选择是采用程序变量进行标定，如变量值0为智能模式，变量值1为专业模式。选择智能模式后，相关的装置就会自动上电，以满足正常分切所具备的条件，如放卷端面不齐时需要采用纠偏、根据废边情况自动启动废边装置等。操作人员按生产要求设定基本参数和根据收卷长度、收卷直径、放卷长度和放卷直径作为停车条件后，即可直接启动机器进行分切生产，很大程度上简化了操作的繁琐。从操作上来讲，只需第一次设定参数后，之后的再分切操作基本实现了一键化。 

所述的程序软件包括： 

材料种类库，集成用于分切机的材料类型、参数，供系统调用； 

电机数据库，集成用于分切机的电机类型、参数，供系统调用； 

电源模块控制程序，用于控制分切机的上电操作； 

执行程序，包括：工艺配方调用程序，用于调用系统中预存的工艺配方；EPC纠偏程序，用于启动纠偏装置；液压站启停程序，用于控制液压站的启用与停止工作；有载无载选择程序；加减速时间设定程序；停车控制程序。 

所述的电源模块控制程序包括手动操作上电程序，用于手动控制上电；自动操作上电程序。 

所述的EPC纠偏程序包括纠偏装置自动上电程序，纠偏装置手动控制程序。 

所述的液压站启停程序包括液压站自动启动程序，液压站手动控制程序。 

所述的有载无载选择程序包括有载自动运行程序，有无载手动控制程序。 

所述的加减速时间设定程序包括加减速时间手动设定程序，用于实现低速段加速时间设定、高速段加速时间设定、减速时间设定；加减速时间程序设定，用于自动选择预设的低速段加速时间、高速段加速时间、减速时间。 

所述的停车控制程序，包括预设的停车条件，程序检测停车条件包括的参数，与预先设定的停车条件进行比较，当所述参数满足停车条件时，即触发停车动作，停车条件包括：内侧收卷长度、内侧收卷直径、外侧收卷长度、外侧收卷直径、放卷长度、放卷直径。 

所述的系统还包括进行如下任何操作的一项或几项的程序，包括：操作放卷制动、操作主驱动制动、使用废边风机、使用废边小车、选择内侧收卷手动摆入或自动摆入、选择外侧收卷手动摆入或自动摆入、进行圆刀控制、激活浮动辊、设定线速度。 

所述的材料参数包括：材料厚度、放卷宽度、放卷初始直径、放卷纸芯直径、内侧收卷纸芯直径、外侧收卷纸芯直径。 

所述的系统还包括工艺参数手动设置程序，当系统预置的工艺配方的工艺参数不足时，通过手动方法进行参数的设置。 

2、自动工艺参数设置模块的实现 

2.1自动工艺参数设置模块在操作上的实现 

自动工艺参数设置模块是基于对分切机的经验收集，满足客户对工艺以及对高效优质薄膜的分切要求。设计的理念是基于薄膜分切工艺数据库，将工艺数据库集成于运动控制系统中，根据不同客户的要求，自动调用适合于客户的工艺参数和工艺曲线，用以解决薄膜分切工艺问题。 

操作人员只需在智能模式参数设定中，选择分切薄膜的种类，系统会自动根据此薄膜的特性，自动生成相关的收放卷工艺参数和工艺曲线(包括直径张力、 速度张力、宽度张力、直径压力、速度压力、宽度压力六条工艺曲线)，从而更好的完成分切任务。 

2.2自动工艺参数设置模块在程序软件上的实现 

自动工艺参数设置模块的设计理念是基于材料特性和对分切工艺的经验积累，并将其集成到软件内部，以材料种类库和分切工艺参数库的形式存在，在客户选择好材料种类并确认后，软件进行库的调用。软件内部，材料的定义是以阿拉伯数字来命名的，如PET＝0，PVC＝1，CPP＝2，BOPET＝3等。分切工艺参数库其实是预先定义好的结构变量和数组类型，将分切的规格、基础张力、基础压力等定义为结构变量，将分切的曲线等定义为数组类型，当操作人员完成材料选择并确认后，程序就给这些变量和数组赋值，形成完整的一套工艺参数，并以配方的形式保存。 

每一个工艺参数，均对应程序里面的一个变量，最后以配方的形式对一类材料的工艺参数归档保存，也就是说，在配方里面包含涉及工艺参数的所有变量，操作人员可以对配方进行调用操作。 

自动工艺参数模块中包括程序部分、程序执行部分；所述的程序部分包括分切工艺数据库、机器运行参数；所述分切工艺数据库包括材料种类库、分切工艺参数库，所述的程序执行部分用于对工艺参数进行赋值。 

所述的分切工艺参数库包括工艺参数、工艺曲线。 

所述的分切工艺参数库是预先定义好的结构变量和数组类型。 

所述的工艺参数定义为结构变量，所述的工艺曲线定义为数组类型。 

所述的工艺参数包括放卷工艺参数、收卷工艺参数。 

所述的工艺曲线包括张力工艺曲线、压力工艺曲线。 

所述的放卷工艺参数包括放卷张力、浮动辊PID参数； 

所述的收卷工艺参数包括直径-速度-宽度-张力、直径-速度-宽度-压力、静摩擦补偿；所述的张力工艺曲线包括直径张力曲线、速度张力曲线、宽度张力曲线，压力工艺曲线包括直径压力曲线、速度压力曲线、宽度压力曲线。 

各类工艺参数都是一些计算电机输出扭矩和计算电气比例阀输出压力的因数，通过数学和物理学的计算，最终决定薄膜的收卷质量，如收卷硬度、端面质 量等。 

与材料种类匹配的工艺参数、工艺曲线，在程序执行部分进行赋值后，以配方的形式储存在系统内。 

本申请所述系统的设计理念是基于材料特性和对分切工艺的经验积累，并将其集成到系统软件内部，以材料种类库和分切工艺参数库的形式存在。在客户选择好材料种类后，软件进行库的调用。 

本实施例中，在系统软件内部，材料的定义是以阿拉伯数字来命名的，如PET＝0，PVC＝1，CPP＝2，BOPET＝3等。分切工艺参数库其实是预先定义好的结构变量和数组类型，将分切的规格、基础张力、基础压力等定义为结构变量，将分切的曲线等定义为数组类型，当操作人员完成材料选择并确认后，程序就给这些变量和数组赋值，形成完整的一套工艺参数，并以配方的形式保存。 

每一个工艺参数，均对应程序里面的一个变量，最后以配方的形式对一类材料的工艺参数归档保存，也就是说，在配方里面包含涉及工艺参数的所有变量，操作人员可以对配方进行调用操作。 

各类工艺参数都是一些计算电机输出扭矩和计算电气比例阀输出压力的因数，通过数学和物理学的计算，最终决定薄膜的收卷质量，如收卷硬度、端面质量等。 

如下是PET工艺参数库在软件程序代码中的组成：包括程序部分、程序执行部分。 

一、程序部分： 

(1)定义了收卷工位数量、最大最小收卷宽度、PET曲线数据库(包括速度设置值、直径设置值、宽度设置值及其影响系数)；此段中的曲线数据库，是智能分切机工艺专家中的主要部分。包含了数据库，加上程序对数据库的调用，来达到分切工艺的智能化，减少客户对分切工艺的摸索，减少不必要的损失。 

(2)定义了模式选择变量、确定按钮变量及其薄膜类型定义变量。本实施例中，薄膜类型定义为：0＝PET；1＝PVC；2＝CPP；3＝BOPET；4＝MCPP。 

(3)定义了PET库的出厂设置。 

(4)定义了速度、直径、宽度对压力计算的影响因数。 

(5)定义了速度、直径、宽度对张力计算的影响因数。 

(6)机器运行的速度设定。 

(7)机器运行的加减速时间设定。 

(8)定义了分切薄膜的厚度、密度的结构变量。 

(9)定义了收卷工艺的6条曲线的12项数组，分别为： 

(9.1)张力速度设定； 

(9.2)速度张力设定； 

(9.3)张力直径设定； 

(9.4)直径张力设定； 

(9.5)张力宽度设定； 

(9.6)宽度张力设定； 

(9.7)压力速度设定； 

(9.8)速度压力设定； 

(9.9)压力直径设定； 

(9.10)直径压力设定； 

(9.11)压力宽度设定； 

(9.12)宽度压力设定。 

(10)定义了放卷张力、宽度、纸芯直径、预停车长度、预停车直径的结构变量。 

(11)定义了浮动辊PID调节、断膜位置检测和浮动辊平衡位置的结构变量。 

(12)定义了收卷宽度、直径张力、速度张力、静摩擦转矩的结构变量。 

(13)定义了直径压力、速度压力的结构变量。 

(14)定义了收卷工艺相关的结构变量，包括扭矩和压力。 

(15)定义了配方的结构变量，配方变量包含分切工艺的全部参数。 

(16)参数变量的断电保持设定。 

二、程序执行部分： 

当选定PET后，程序执行部分分别从程序部分调用与参数匹配的数值，并对所述的参数进行赋值，其中包括：第一加速时间；第二加速时间；减速时间；内 侧直径张力；外侧直径张力；速度张力；内侧直径压力；外侧直径压力；速度压力；内侧速度张力曲线之速度值；内侧速度张力曲线之张力值；内侧直径张力曲线之直径值；内侧直径张力曲线之张力值；内侧宽度张力曲线之宽度值；内侧宽度张力曲线之张力值；内侧速度压力曲线之速度值；内侧速度压力曲线之压力值；内侧直径压力曲线之直径值；内侧直径压力曲线之压力值；内侧宽度压力曲线之宽度值；内侧宽度压力曲线之压力值；外侧速度张力曲线之速度值；外侧速度张力曲线之张力值；外侧直径张力曲线之直径值；外侧直径张力曲线之张力值；外侧宽度张力曲线之宽度值；外侧宽度张力曲线之张力值；外侧速度压力曲线之速度值；外侧速度压力曲线之压力值；外侧直径压力曲线之直径值；外侧直径压力曲线之压力值；外侧宽度压力曲线之宽度值；外侧宽度压力曲线之压力值；放卷张力；薄膜厚度；放卷纸芯直径；放卷宽度；放卷初始直径；内侧收卷纸芯直径；外侧收卷纸芯直径；各工位收卷宽度赋值。最后以配方形式保存所有变量。 

理论上，本系统可运用于适合在分切机上的其他所有材料。 

3、自动维护模块的实现 

3.1自动维护模块在操作上的实现 

自动维护模块，是一套智能故障处理系统，主要基于故障报警信息描述和处理信息帮助提示。在分切机出现故障报警时，系统会自动在人机界面上弹出故障报警信息，如：气源压力不足、放卷薄膜拉断、外侧接触辊极限故障、电源模块故障等报警信息，操作人员在弹出的报警界面上选择相应的查看报警信息解决故障的提示信息，包括故障的可能原因及解决方案。故障信息通过控制器进行自动记录，以备查看。 

自动维护模块的软件包括： 

故障功能块数据库，定义了设备正常工作时的正常状态字与触发故障的异常状态字，故障对应的提示信息与帮助信息，供执行程序调用； 

执行程序，用于读取设备的状态字，并与触发故障的异常状态字进行比较，如果确定设备处于故障状态，调用故障对应的提示信息与帮助信息，并停止设备；在设备故障，停止运行状态下，用于读取设备的状态字，并与设备正常工作时的正常状态字进行比较，如果确定设备处于正常状态，启动设备。 

执行程序对设备的状态字的读取是进行周期性扫描。 

所述的故障包括： 

内部故障，定义为设备内部器件的物理故障与软件故障，以及设备内部器件之间的通讯状态故障； 

外部故障，定义为设备的运行状态故障。 

在故障功能块数据库中，内部故障包括功率器件控制单元、电机、运动控制器与功率器件之间的通讯故障，功率器件与电机之间的动力和通讯故障。 

在故障功能块数据库中，外部故障包括设备运行过程中的设备运行参数的故障。 

执行程序被设计有用来控制停止、启动设备的请求。 

高速智能分切机的故障种类分为内部故障和外部故障。 

内部故障主要涉及功率器件控制单元、电机、SIMOTION与各功率器件之间的通讯、功率器件与电机之间的动力和通讯等。此类故障主要包括如下方面：驱动器总线故障、驱动器直流母线过压故障、驱动器超温故障、驱动器内部软件故障、电机编码器故障、驱动器接地故障、驱动器电源故障、驱动器内部通讯故障、驱动器供电故障、电机过载故障、驱动器功率器件故障。这里的驱动器等主要包括三个方面，即放卷侧、主电机侧和收卷侧。 

外部故障主要涉及导致机器停止运行的因素，包括气源压力故障、放卷薄膜拉断故障、外侧接触辊极限故障、内侧接触辊极限故障。 

本实施例中所述的分切机是基于西门子触摸屏MP277、运动控制器SIMOTION D425/D435/D445、驱动控制器SINAMICS-S120和分布式IO ET200S上实现的。西门子SIMOTION和其它驱动装置之间的连接，采用的是DRIVE-CLiQ接口(DRIVE Component Link with IQ)，这个是西门子公司定义好的通讯方式，所有驱动装置与SIMOTION之间的控制字和状态字通讯都走DRIVE-CLiQ电缆，通过此电缆连接构成整个伺服控制的拓扑框架。DRIVE-CLiQ电缆连接，是通讯的外部基础。 

西门子SIMOTION与驱动器的通讯也是按照其定义的规范，这个规范就是西门子专门的报文结构(SIEMENS Telegram)，叫过程数据PZD(Process Data)。 过程数据PZD定义了与SIMOTION接收和传送的状态字和控制字，SIMOTION通过PZD向驱动器写控制字，从而控制电机的动作；同时通过PZD读取驱动器的状态字，从而对驱动器、电机的状态做出实时响应。PZD过程数据的定义，是通讯的内部基础。 

执行程序与上述的设备的程序存在逻辑连接关系。对于内部故障，所述的执行程序通过对设备的状态字的读取，与故障功能块数据库内的设备的正常状态字进行比较，判断是否为触发故障。对于外部故障的处理是采用程序编程进行处理的，即预先按照故障发生的条件进行定义，故障触发后，并按照一定的流程做出对故障的处理(如机器停止运行等)。 

所述的软件对内部故障处理： 

本实施例中，内部软件故障的处理是采用西门子的内部通讯，即读取设备的状态字，在设备运行过程中，程序每个扫描周期都去读取其状态，驱动器等的每个状态都对应一个状态字，这些状态字的含义都是西门子已经定义好的，在这里，只需将状态字与触发变量一一对应起来就可以了。程序读取之后进行判断，若状态字为故障状态，则程序触发故障报警，这部分是程序编程的体现。 

本实施例以收卷驱动器的故障处理为例，来说明维护专家对内部故障处理方式，包括西门子的内部通讯模式、故障状态字的含义、触发方式、故障处理等。 

执行程序的每个扫描周期，都去读取r3113状态字的，SIMOTION D425循序读取各驱动器的r3113状态字并可根据它们的地址判别故障发生在那个驱动器上。只要对应其中的某一位置1，则相关故障发生，并将运行中的机器停止，同时由程序编程触发报警，报警信息和相关处理帮助显示在触摸屏上面。故障处理完后，可以再次开机。 

下表是r3113的状态字含义： 

00为驱动器数据和软件故障，01为电源故障，02为直流母线过电压故障，03为驱动器电源故障，04为驱动器超温故障，05为接地故障，06为电机过载，07为总线故障，08为外部安全防护关闭，09为电机编码器故障，10为内部通讯故障，11为整流单元故障，15为其它故障，12、13、14为缺省预留。 

内部故障处理流程如图2所示： 

(1)实时监控状态字变量的状态变化； 

(2)将读取获得的状态字与触发故障的异常状态字进行比较，判断内部故障是否触发； 

(3)如果读取获得的状态字为触发故障的异常状态字，则发出报警或停止设备，并提供故障对应的提示信息与帮助信息，操作人员根据故障信息与帮助信息，排除故障，循环步骤(1)、步骤(2)； 

如果读取获得的状态字不是触发故障的异常状态字，则循环步骤(1)、步骤(2)。 

所述的软件对外部故障处理： 

本实施例以“放卷薄膜拉断故障”为例，进一步说明维护专家软件对故障处理的流程，如图3所示。 

首先，在程序中定义故障发生的条件，也即说明什么叫放卷薄膜拉断故障。在分切机的应用中，主动放卷的控制方式是采用放卷电机的速度PID调节，浮动辊的气压大小即决定了放卷张力大小，并以浮动辊的平衡位置作为恒张力控制的基准位置。由于是采用气缸作为执行机构，气缸必有其最小行程和最大行程的两个极限位置，程序中定义了薄膜拉断的位置略低于最大位置。例如气缸行程的最小位置为20，最大位置为90，则平衡位置定义为(20+90)/2＝55，同时定义薄膜拉断的检测位置为85，略小于最大的极限位置。这个平衡位置与断膜检测位置的数值可以在操作专家的参数设定画面和放卷工艺画面设定。 

其次，SIMOTION在机器带载运行时，时刻扫描浮动辊的位置，如果其位置超出薄膜拉断检测的位置并在时间上持续一定时间，则触发定义的变量，通过此变量再次触发报警信息，同时停止机器。 

再次，操作人员可以根据报警信息和帮助提示，对故障进行处理。 

最后，故障处理完毕，机器再次启动运行。 

本实施例所述的软件的构架如下： 

一、按照r3113状态字含义表，定义故障功能块，包括： 

定义功能块的输入变量； 

定义功能块的输出变量； 

驱动器数据和软件故障触发定义； 

直流母线供电电源故障触发定义； 

直流母线过电压故障触发定义； 

驱动器功率单元故障触发定义； 

驱动器超温故障触发定义； 

接地故障触发定义； 

电机过载触发定义； 

总线故障触发定义； 

电机编码器故障触发定义； 

内部通讯故障触发定义； 

整流逆变单元故障触发定义。 

二、电机状态显示功能块定义，包括： 

(1)定义功能块的输入变量，包括： 

直流母线电压；电流；扭矩；转速；电机温度；输出电压；故障状态；故障代码；报警代码；电机额定电流；电机额定扭矩；电机额定转速； 

(2)定义功能块的输出变量； 

(3)定义电机各参数显示。 

三、报警信息程序段，包括： 

紧急停止按钮变量触发、主电机未制动变量触发、放卷电机未制动变量触发、 摩擦力测试变量触发、电源模块未启动变量触发、液压站未启动变量触发、纠偏电源未启动变量触发、收卷电机选择错误变量触发； 

实现将上面的各个位转变成字，进入SIMENS定义的PZD(过程数据)的传送，实现对机器的运行停止等控制的程序。 

四、故障信息程序，包括： 

(1)定义收卷状态字、放卷状态字、收卷驱动器故障状态字、放卷驱动器故障状态字、主电机驱动器故障状态字、电源模块故障状态字、收卷故障数组、放卷故障触发位、主机故障触发位、电源模块故障触发位、右侧压辊极限报警、左侧压辊极限报警、断膜报警计时器、收卷错误延时器数组、收卷计时器、放卷计时器变量、主机计时器变量、电源模块计时器变量、放卷故障错误延时器、主机故障错误延时器； 

(2)读取收卷工位1故障状态字、收卷工位2故障状态字、收卷工位3故障状态字、收卷工位4故障状态字、放卷故障状态字、收卷故障状态字、放卷故障状态字、主机故故障状态字、电源模块故障状态字、收卷电机驱动器故障状态字、放卷电机驱动器故障状态字、主机驱动器故障状态字、电源模块驱动器故障状态字； 

(3)故障信息对应的程序段，包括： 

收卷电机总线故障触发位、收卷电机直流过电源故障触发位、收卷电机超温故障触发位、收卷电机电气软件故障触发位、收卷电机编码器故障触发位、收卷电机接地故障触发位、收卷电机功率单元故障触发位、收卷电机内部通讯故障触发位、收卷电机电源供应故障触发位、收卷电机超温故障触发位、收卷电机功率单元电气故障触发位； 

(4)分别为放卷电机、主电机、电源模块的故障触发位定义，同收卷电机定义方式，包括： 

断膜报警故障触发位、右侧压辊极限故障触发位、左侧压辊极限故障触发位、气源压力不足故障触发位、收卷1号工位错误触发位、收卷2号工位错误触发位、收卷3号工位错误触发位、收卷4号工位错误触发位、放卷错误触发位、主机错误触发位； 

(5)实现将上面的各个位转变成字，进入SIMENS定义的PZD(过程数据)的传送，实现对机器的运行停止等控制的程序。 

五、对所有已解除的故障进行复位程序，包括： 

复位收卷故障、复位放卷故障、复位主机故障、复位所有报警信息、复位所有停车事件、复位所有故障信息。 

六、各驱动器和电机状态在触摸屏上的显示程序，包括： 

整流单元电压电流故障状态显示、收卷1号工位电压电流故障状态显示、收卷2号工位电压电流故障状态显示、收卷3号工位电压电流故障状态显示、收卷4号工位电压电流故障状态显示、放卷电压电流故障状态显示、主驱电压电流故障状态显示。 

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型核心技术特征的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种高速智能分切机，包括人机界面、运动控制器、驱动控制器、分布式I/O系统、中央处理器，其特征在于，还包括自动操作模块、自动工艺参数设置模块、自动维护模块，所述的自动操作模块与自动工艺设置模块相连。

2.根据权利要求1所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的自动操作模块包括材料数据模块，保存着材料种类、规格；电机参数模块，保存着电机的属性；张力控制模块，用于控制张力的紧松状态；开停车控制模块，用于设定停车条件、强制停车、复位停车事件、启动机器运行。

3.根据权利要求2所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的自动工艺参数设置模块包括工艺数据库模块，保存着工艺参数的数据；机器运行参数库模块，保存着工艺参数、工艺参数曲线、工艺参数配方。

4.根据权利要求3所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的自动维护模块包括故障数据功能块，集成故障信息，当机器发生故障时，调用相对应的故障信息。

5.根据权利要求4所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的分切机还包括报警信息模块，所述的报警信息模块与故障数据功能块相连，用于显示故障信息。

6.根据权利要求5所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的分切机还包括电机状态检测模块，所述的电机状态检测模块用于检测电机的运行参数信息，并通过人机界面显示。

7.根据权利要求6所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的分切机还包括摩擦力测试模块，用于测试分切机的收放卷工位的摩擦力，通过人机界面显示。

8.根据权利要求7所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的自动操作模块还包括放卷制动控制模块、主驱动制动控制模块、废边风机控制模块、废边小车控制模块、内侧收卷手/自动摆入控制模块、外侧收卷手/自动摆入控制模块、圆刀控制模块、浮动辊控制模块、线速度设置模块。

9.根据权利要求8所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的分切机还包括手动操作模块，用于对分切机的运行参数进行人工设置。 

10.根据权利要求8所述的高速智能分切机，其特征在于，所述的分切机的运动控制器可以是集成在驱动控制器中。 

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