用户故事

美卓基于模型设计开发了造纸设备节能数字液压系统控制器

挑战

在纸张整理设备中精确控制压延辊的速度、位置和压力

解决方案

使用基于模型的设计对数字液压系统进行模拟、原型化和实施先进控制

后果

  • 节省了数月的设计时间
  • 消除了数周的客户启动时间
  • 系统的可靠性增加

“利用MATLAB和Simulink的基于模型的设计,我们同时实现了多个目标。我们开金宝app发了一种先进的数字液压控制器,比以前的系统更可靠、更准确、更高效,我们加快了开发,这给了我们竞争优势。”

卡里·莱米宁,美卓
美卓造纸设备。机器的砑光机是由数字液压系统控制的。

在工业造纸设备中,必须精确控制压延辊,以使纸张达到适当的平滑度和光泽度。通常,辊位置必须保持在0.1毫米的公差范围内,辊间接触线夹点处的压力必须在其设定值的0.2巴范围内。

使用基于模型的设计,美居开发了一种数字液压系统,满足了这些要求,消耗了98%的能源,需要更少的占地面积,比传统的比例液压系统更可靠。

Kari Leminen说:“使用MATLAB和Simulink进行基于金宝app模型的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仿真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。”,美卓自动化技术总经理。

挑战

美卓希望为其第一个用于先进造纸机械的数字液压系统简化控制器的开发、测试和生产。

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空间,但它们需要更复杂的控制。一个数字操作的液压缸可以有30到40个阀门,一台机器可以有20个或更多的气缸,这就产生了显著的控制要求。

Metso自动化技术工程师Ville Hopponen说:“使用比例液压系统,很容易设置PID控制器,根据需要调整阀门位置。”。“数字液压系统需要控制器中更复杂的数学运算,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、客户试点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为数字液压系统开发了一个控制器,该系统精确地跟踪轧辊位置、轧辊速度和压入压力的预定义目标。

最初的控制设计是与坦佩雷理工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中对控制系统和数字阀门进行建模金宝app®.他们使用Simscape Multibody™对压延机框架和工厂的其他方面建模,并在Simulink中进行闭环仿真,以验证设计的可行性。金宝app

美卓的工程师对研究人员的初始模型进行了改进,使其适应商业用途,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,美卓工程师使用Simulink Code金宝appr™从他们的模型生成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点版本,美卓从dSPACE切换到Simulink Real-Time™。金宝app在此过程中,核心的Simulink模型没有改变;金宝app只有输入和输出模块被更新,以适应与实际硬件的实时通信。

在试验项目成功后,美卓的工程师再次改变了目标,这次是Beckhoff®可编程逻辑控制器(PLC)使用C代码。重复使用了相同的核心控制器模块,对I/O模块做了一些小改动。Metso的工程师现在正在为其他几个数字液压项目使用基于模型的设计。

后果

  • 节省了数月的设计时间Hopponen说:“通过使用Simulink模型而不是硬件来模拟液压系统和控制装置,我们可以更快地探索故障条件、阀门配置金宝app和其他设计选项。我们通过重用模型来生成测试原型和生产PLC的代码,从而进一步缩短了开发时间。”

  • 消除了数周的客户启动时间. Leminen说:“在过去,在客户现场直接在系统上调整参数需要几周的时间。”。“通过基于模型的设计,我们可以在模型和实时原型上调整参数,因此当我们到达现场时,我们几乎可以立即开始运行系统。”

  • 系统的可靠性增加.“Simulink中的模拟和Si金宝appmulink real-time的实时测试帮助我们提供了一个异常可靠的控制系统,”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欧元或更多。”

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