美卓开发用于使用基于模型的设计的造纸设备的节能数字液压系统控制器

挑战

精确控制压延机辊的速度,位置和压力​​在纸张整理设备中

解决方案

使用基于模型的设计模拟,原型和实现数字液压系统的先进控制

结果

  • 节省了几个月的设计时间
  • 几周的客户启动时间消除了
  • 系统可靠性增加

“使用基于模型的设计与Matlab和Simulink,我们同时实现了多个目标。金宝app我们开发了一种用于数字液压的复杂控制器,比以前的系统更可靠,准确,高效,我们加速了发展,这为我们提供了竞争优势。“

Kari Leminen,Metso
美容造纸设备。该机器的日历由数字液压系统控制。

在工业造纸设备中,必须精确控制压延辊,以达到纸张的正确平滑度和光泽度。通常,辊位置必须保持在0.1毫米的公差范围内,并且辊隙的压力 - 辊之间的接触线 - 必须在其设定值的0.2巴内。

Metso使用基于模型的设计,开发了一种符合这些要求的数字液压系统,消耗能量减少98%,需要较少的占地面积,并且比传统上用于扼流带控制的比例液压系统更可靠。

“基于模型的设计与Matlab和Simulink的设计都是有助于帮助我们金宝app降低成本并提高质量,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,快速实施实时原型设计系统,并为生产工业生成代码Controller PLC,“美索自动化技术总经理Kari Leminen说。

挑战

美卓希望简化其对先进造纸机械的第一个数字液压系统的控制的开发,测试和生产。

虽然数字液压系统需要比比例液压系统更少的能量和占地面积,但它们需要更复杂的控制。数字操作的液压缸可以具有30至40阀门,以及单个机器20或更多汽缸,产生显着的控制要求。

“采用比例液压系统,易于设置PID控制器以根据需要调节阀门位置,”Metso的自动化技术工程师Ville Hopponen说。“数字液压系统需要在控制器中更复杂的数学,并且当您正在开发这种复杂系统时,编程错误很常见。”

METSO需要一种有效的方法来生产实时原型制作系统,客户试验实施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来开发用于数字液压系统的控制器,该系统精确地遵循辊位置,辊速和辊隙压力的预定目标。

初始控制设计是与坦佩雷科智能液压和自动化部门合作开发的。

大学研究人员模拟了Simulink中的控制系统和数字阀金宝app®。它们用Simsce Multibody™建模了电容器框架和工厂的其他方面,并在Simulink中进行了闭环模拟,以验证设计的可行性。金宝app

美卓工程师增强了研究人员的初始模型,适应商业用途和添加容错,诊断和状态报告功能。在Simulink中验证增强设计后,Metso工程师使用Simulink Co金宝appder™从其模型生成C代码,它们部署到DSPACE®模拟器®用于实时测试的硬件。

在Matlab中分析了测试结果®并用于指导设计改进。

要生产第一个客户试点版本,METSO将从DSPACE切换到Simulink Real-Time™。金宝app在此过程中,核心Simulink模型不变;金宝app仅更新输入和输出模块以适应实际硬件的实时通信。

在成功的试点计划之后,Metso工程师再次将其目标转换为贝克霍夫®可编程逻辑控制器(PLC)使用C代码。重用相同的核心控制器模块,对I / O模块进行了小的更改。Metso工程师现在正在使用基于模型的设计,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。“通过模拟使用我们的Simulink模型而不是硬件的液压系统和控制,我们可以更快地探索故障条件,阀门配置和其他设计选项金宝app,”Hopponen说。“通过重用模型来生成测试原型和生产PLC的代码,我们进一步缩短了开发。”

  • 几周的客户启动时间消除了。“在过去,在客户网站上直接调整参数需要数周,”Leminen说。“通过基于模型的设计,我们在模型中调整参数以及实时原型,因此当我们到达网站时,我们就可以立即开始运行系统。”

  • 系统可靠性增加。“使用Simulink实时的Si金宝appmulink和实时测试中的模拟有助于我们提供了一个异常可靠的控制系统,”Leminen说。“我们的控制器已被证明比传统系统更可靠,并且在生产中造成了暂停的时间,这很重要,因为停滞可以每小时花费5,000欧元以上。”

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