美卓利用基于模型的设计为造纸设备开发节能数字液压系统控制器
“利用MATLAB和Simulink的基于模型的设计，我们同时实现了多个目标。万博1manbetx我们开发了一款复杂的数字液压控制器，比以前的系统更可靠、准确和高效，我们加快了开发速度，这为我们提供了竞争优势。”
Kari Leminen，美卓
在工业造纸设备中，必须精确控制压光机辊，以达到纸张的适当平滑度和光泽度。通常情况下，辊筒位置必须保持在0.1毫米的公差范围内，夹头处(辊筒之间的接触线)的压力必须在其设定值的0.2巴以内。
通过基于模型的设计，美卓开发了一种数字液压系统，该系统满足这些要求，能耗降低98%，占地面积更小，比传统的比例液压系统更可靠。
美卓自动化技术总经理Kari Leminen表示:“基于MATLAB和S万博1manbetximulink的模型设计有助于我们降低成本和提高质量，因为它使我们能够通过模拟测试和调整复杂的控制器设计，快速实现实时原型系统，并为生产工业控制器PLC生成代码。”
挑战
美卓希望简化其首个用于先进造纸机械的数字液压系统的开发、测试和生产控制。
虽然数字液压系统比比例液压系统需要更少的能量和空间，但它们需要更复杂的控制。一个数字化操作的液压缸可以有30到40个阀门，一台机器可以有20个或更多的液压缸，这就产生了重大的控制要求。
美索自动化技术工程师Ville Hopponen表示:“使用比例液压系统，可以很容易地设置PID控制器来根据需要调整阀门位置。数字液压系统对控制器的数学要求要复杂得多，在开发如此复杂的系统时，编程错误是很常见的。”
美卓需要一种有效的方法来生产实时原型系统、客户试点实施和数字液压控制器的生产版本。
解决方案
美卓工程师使用基于模型的设计方法为数字液压系统开发了一种控制器，该控制器可以精确地遵循轧辊位置、轧辊速度和轧辊压力等预定义目标。
最初的控制设计是与坦佩雷理工大学智能液压与自动化系合作开发的。
大学研究人员在Simulink中模拟了控制系统和数字阀门万博1manbetx®．他们使用Simscape Multibody™对压延机框架和工厂的其他方面进行了建模，并在Simulink中进行了闭环仿真，以验证设计的可行性。万博1manbetx
美卓工程师对研究人员的初始模型进行了改进，将其用于商业用途，并添加了容错、诊断和状态报告功能。在Simulink中验证了增强设计后，Metso工程师使用Simulink C万博1manbetxoder™从他们的模型生成C代码，并将其部署到dSPACE®模拟器®实时测试的硬件。
在MATLAB中对测试结果进行分析®并用于指导设计改进。
为了生产第一个客户试验版本，美卓从dSPACE切换到Simulink Real-Time™。万博1manbetx在此过程中，核心Simulink模型不变;万博1manbetx仅更新了输入和输出模块，以适应与实际硬件的实时通信。
在成功的试点项目之后，美卓工程师再次改变了他们的目标，这一次是倍福®可编程逻辑控制器(PLC)采用C代码。重复使用了相同的核心控制器模块，只对I/O模块做了一些小更改。美卓工程师目前正在将基于模型的设计应用于其他几个数字液压项目。
结果
节省了几个月的设计时间．Hopponen表示:“通过使用Simulink模型模拟液压系统和控制，我们可以更快地探索故障情况、阀门配置和其他设计万博1manbetx选项。“我们通过重用模型来生成用于测试原型和生产plc的代码，从而进一步缩短了开发时间。”
省去了客户数周的启动时间．“在过去，直接在客户现场的系统上调优参数需要花费数周时间，”Leminen说。“通过基于模型的设计，我们可以调整模型中的参数和实时原型，所以当我们到达现场时，我们几乎可以立即开始运行系统。”
系统可靠性提升．“Simulink中的模拟和Si万博1manbetxmulink实时测试帮助我们提供了一个非常可靠的控制系统，”Leminen说。“事实证明，我们的控制器比传统系统更可靠，并且没有造成生产停机时间，这一点很重要，因为停机每小时的成本可能高达5000欧元或更高。”
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