美卓采用基于模型的设计方法开发造纸设备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我们开发了一种复杂的数字液压控制器，比以前的系统更可靠、更准确、更高效，我们加快了开发速度，这给了我们竞争优势。”
Kari Leminen, Metso
在工业造纸设备中，必须精确控制压光辊，以达到纸张的适当平滑度和光泽度。一般情况下，卷筒位置必须保持在0.1毫米的公差范围内，夹头处的压力——卷筒之间接触线的压力必须在其设定值的0.2巴内。
通过基于模型的设计，美卓开发了一种数字液压系统，该系统满足了这些要求，能耗减少98%，占地面积更小，比传统的比例液压系统更可靠。
Metso自动化技术总经理Kari Leminen表示:“基于模型的MA万博1manbetxTLAB和Simulink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、测试和控制的生产。
虽然数字液压系统比比例液压系统需要更少的能量和占地面积，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或更多的气缸，这就产生了重要的控制要求。
Metso自动化技术工程师Ville Hopponen表示:“使用比例液压系统，很容易设置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，编程错误很常见。”
Metso需要一种高效的方法来生产实时原型系统、客户试验实现和数字液压控制器的生产版本。
解决方案
Metso工程师使用基于模型的设计为数字液压系统开发了一种控制器，该控制器精确地遵循预定的轧辊位置、轧辊速度和夹紧压力目标。
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中建立了控制系统和数字阀门的模型万博1manbetx®．他们用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
Metso工程师增强了研究人员的初始模型，使其适应商业用途，并增加了容错、诊断和状态报告功能。在验证了Simulink中的增强设计后，Metso工程师使用Simulink 万博1manbetxCoder™从他们的模型中生成C代码，并将其部署到dSPACE®模拟器®用于实时测试的硬件。
在MATLAB中对测试结果进行了分析®并用于指导设计改进。
为了生产第一个客户试用版本，Metso从dSPACE切换到Simulink Real-Time™。万博1manbetx在此过程中，Simulink的核心模型是不变的;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，美卓的工程师再次改变了他们的目标，这一次是贝克霍夫®可编程逻辑控制器(PLC)使用C代码。相同的核心控制器模块被重用，只对I/O模块做了少量更改。Metso的工程师现在正在其他几个数字液压项目中使用基于模型的设计。
结果
节省了几个月的设计时间．Hopponen表示:“通过使用我们的Simulink模型而不是硬件模拟液压系统和控制，我们可以更快地探索故障情况、阀万博1manbetx门配置和其他设计选项。”“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。”
几周的客户启动时间被消除．“在过去，直接在客户站点的系统上调优参数需要数周时间，”Leminen说。“通过基于模型的设计，我们可以调整模型和实时原型中的参数，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．“在Simulink中的模拟和使万博1manbetx用Simulink实时测试帮助我们交付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，而且不会导致生产停机，这一点很重要，因为停机每小时的成本可能超过5000欧元。”
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