基于模型设计的造纸设备节能数字液压系统控制器

挑战

在造纸设备中精确控制压延辊的速度、位置和压力

仿真,样机,并实施先进的控制使用基于模型的设计数字液压系统

结果

  • 月的设计时间保存
  • 客户启动时间周淘汰
  • 系统的可靠性增加

“使用MATLAB与Simulink的基于模型的设计,我们同时达到多个目标。万博1manbetx我们编写了一个更可靠,准确,比以前的系统,高效的数字液压一个复杂的控制器,以及我们加快发展,这为我们提供了竞争优势。”

卡里Leminen,美卓
美卓造纸设备。这台机器的砑光机是由数字液压系统控制的。

在工业造纸设备,压延辊必须被精确地控制,以实现在纸的平滑度和光泽度的权度。典型地,辊位置必须为0.1毫米的公差范围内被维持,并在之间的接触的辊隙,该管路中的压力辊,必须在其设定值的0.2巴。

采用基于模型的设计,美卓公司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,比传统比例液压系统更可靠。

“基于模型的设计与MATLAB和Simulink是在帮助我们降低成本,提万博1manbetx高质量,因为它使我们能够测试和调整,经由模拟复杂的控制器设计,迅速实现实时原型系统,以及用于生产工业生成代码的工具控制器PLC,”美卓自动化技术的总经理卡里Leminen说。

挑战

美卓想简化开发,测试和控制生产先进的造纸机械的第一数字液压系统。

虽然数字液压系统需要比比例液压系统更少的能源和占地空间,他们需要更复杂的控制。一个数字化操作的液压缸可具有30至40的阀门,和一个单一的机20个或更多个汽缸,创造显著控制要求。

“随着比例的液压系统,可以很容易地建立一个PID控制器根据需要调节阀门位置,”威乐Hopponen,技术工程师在美卓自动化说。“数字液压系统需要在控制器更为复杂的数学和编程错误是常见的,当你正在开发这样一个复杂的系统。”

美卓需要一个有效的方法来产生实时原型系统,客户试点实施,以及数字液压控制器的生产版本。

美卓工程师使用基于模型的设计开发用于数字式液压系统,该系统精确地遵循辊位置,辊速度和辊隙压力预定义的目标控制器。

最初的控制设计是与坦佩雷技术大学的智能液压和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万博1manbetx®。他们使用Simscape Multibody™对工厂的日历框架和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

Metso的工程师改进了研究人员的初始模型,将其用于商业用途,并添加了容错、诊断和状态报告功能。在验证了Simulink中的增强设计之后,Metso的工程师使用Simulin万博1manbetxk Coder™从他们的模型生成C代码,并将其部署到dSPACE®模拟器®硬件实时测试。

测试结果在MATLAB中进行分析®并用于指导设计改进。

为了生产第一个客户试用版,Metso从dSPACE切换到Simulink Real-Time™。万博1manbetx在此过程中,核心Simulink模型保持不变;万博1manbetx只有输入和输出模块进行了更新,以适应与实际硬件的实时通信。

在成功的试点项目之后,美卓的工程师们再次改变了他们的目标,这次是贝克霍夫®用C代码可编程逻辑控制器(PLC)。相同的核心控制器模块重复使用,有/到我作出小的变化O模块。现在美卓的工程师正在使用基于模型的设计等几个数字液压项目。

结果

  • 月的设计时间保存。“通过模拟液压系统和控制系统与我们的Simulink模型,而不是在硬件上,我们可以探讨故障情况下,阀配置,以及其他设计万博1manbetx方案要快得多,” Hopponen说。“我们通过重用模型来测试原型和生产的PLC生成代码进一步缩短开发。”

  • 客户启动时间周淘汰。“在过去,需要几周时间来调整参数,系统直接在客户网站上,” Leminen说。“随着基于模型的设计在模型中,我们调整参数和实时原型,所以当我们到现场就可以立即开始运作的系统。”

  • 系统的可靠性增加。“在Simulink中的仿真和使万博1manbetx用Simulink real-time进行的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,而且在生产过程中没有停机时间,这一点很重要,因为停机每小时可能要花费5000欧元或更多。”