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哈爾濱變頻控製櫃印包行業應用
更新時間:2017-02-22

  複合機張力控製係統方

  係統方案:

  複合機是指通過某種工藝方法,將兩種或兩種以上的材料層合在一起,形成新的一體材料的設備。經過複合後的材料一方麵保持原有材料的優點,另一方麵還能彌補彼此的缺點。其傳動係統主要由上膠電機、複合電機、收卷電機和放卷電機組成,分別用MD300、MD320和MD330控製。其中MD330工作在開環轉矩模式下,通過線速度進行卷徑計算,保持恒張力控製。

  雙工位複合機控製係統圖

  方案說明:

  ■ 此方案中收卷及放卷均用匯川張力專用變頻器來控製,工作在開環轉矩模式,可以實現恒張力控製;

  ■ 複合電機驅動用匯川MD300變頻器來控製,主機速度用電位器或加減速按鈕控製。推薦使用加減速按鈕來控製速度,可以使加減速過程更穩定。並實現在複合機上多點、異地控製,更方便用戶操作;

  ■ 上膠電機驅動用匯川MD320變頻器來控製,MD300的輸出端子AO1作為上膠變頻器的主速度給定。擺杆電位器模擬量輸入通過AI2通道作為PID的反饋量。MD320的頻率源為主頻率AI1和輔助頻率源(PID)疊加的方式。通過調整過程PID的參數,可以獲得非常穩定的效果。MD320另外增設了點動信號,可以單獨控製膠輥的運行;

  方案優勢:

  ■ 係統結構簡單,隻需兩台變頻器就可實現速度同步控製;

  ■ 調試方便,有寬範圍的參數設置,對浮輥的平衡位置控製可通過變頻器參數來控製;

  ■ 速度控製是通過內置PID來實現,處理速度快,浮輥穩定性好,特別是加減速過程中浮輥穩定,有效遏製材料跑偏現象。

  凹印機張力控製係統的應用方案—七電機係統

  係統方案:

  係統由七台電機進行變頻傳動控製,分別為兩台放卷(MD330)、兩台收卷(MD330)、主機(MD320)一台和收、放卷牽引(MD320)各一台構成,其中收卷、放卷、收放卷牽引都是帶張力反饋的閉環張力控製,變頻器工作在速度模式;由於兩級牽引中間是印刷單元,對套色精度有很高的要求,因而對張力調節的穩定性要求很高,所以主機和兩級牽引采用帶編碼器的閉環矢量控製

  凹印機七電機張力控製係統示意圖

  方案說明:

  ■ 主速度由主機控製,它的運行頻率經主機變頻器的AO1輸入到PLC,根據觸摸屏上輸入的版輥直徑(或周長),PLC計算出當前線速度對應的模擬量信號,經D/A通道輸出給收放卷變頻器的AI2,和收放卷牽引的AI2;

  ■ 收放卷牽引的AI2得到的線速度信號作為它的主頻率源,然後和張力反饋經PID計算得到的輔助頻率疊加作為其最終的輸出頻率,隻需微調PID即可保證同步;

  ■ 收放卷變頻器根據線速度自動計算出當前卷徑,然後根據卷徑的變化,計算出收放卷變頻器各自當前主頻率,再疊加由張力反饋信號(電位器1和4)經內部PID計算後的輔助頻率作為最終輸出頻率;

  ■ 收放卷(MD330)變頻器有豐富的自動換卷功能,可實現高速不停機自動換卷,提高生產效率;

  方案優勢:

  與傳統的主控製器(PLC或工控機)所實現的印刷機控製係統相比,本係統具有:

  ■ 控製精度高、動態響應快

  收放卷和前後牽引控製都帶有張力反饋,而收放卷則利用變頻器內部的卷徑計算和PID調節;主機和牽引都用有速度傳感器矢量控製,速度精度達到0.02%;

  ■ 線路簡單、可靠性高

  PLC隻完成簡單的邏輯控製和主速度處理;大量的張力控製和運算由變頻器內部自動完成;安裝、調試簡單易行;

  ■ 係統成本低

  由於省去了大量的A/D,D/A模塊,因此對PLC硬件的要求大大降低,同時節約了高額的軟件開發的費用;

  高檔塗布機張力控製係統方案

  係統方案:

  塗布機是將具有某種功效的膠,或者油墨類物質均勻粘連在塑料薄膜、鋁箔、紡織品等表麵的機械設備。本係統從放卷到收卷共采用七台變頻器,其中收放卷采用閉環張力模式(開環矢量)傳動,其它三台均采用無傳感矢量控製(SVC)。

  方案說明:

  各級張力控製全部由變頻器完成,張力反饋使用張力傳感器。PLC(或同步控製器)控製驅動輥變頻器速度,同時做為其他變頻器的線速度信號。

  方案優勢:

  ■ 係統簡單,各級張力控製由變頻器完成,極大減少了設備製造廠係統軟硬件開發安裝的難度;

  ■ 控製穩定,MD330的閉環張力控製模式可以在加減速過程中實現張力完全穩定;

  ■ 節省安裝張力輥的空間,機械成本降低;並且張力控製精度更高,塗布效果更均勻;

  ■ 雙工位收放卷具有預驅動的功能,可以實現高速不停機自動換卷,提高生產效率;

  ■ 可以方便準確的控製收卷錐度,避免了不良的“菜心”狀,使收卷的效果更好;

  分切機張力控製係統方案

  係統方案:

  分切機是一種將寬幅紙張或薄膜分切成多條窄幅材料的機械設備,常用於造紙機械及印刷包裝機械。其傳動係統主要由一台主機變頻器、一台放卷變頻器及兩台收卷變頻器組成。其中主機變頻器工作在開環矢量方式下,控製係統速度。放卷變頻器及兩個收卷變頻器工作在開環轉矩模式下,控製係統放料及分切後的上下收料。

  方案說明:

  ■ 主機變頻器使用匯川通用變頻器MD320,控製分切機的運行速度,它工作在開環矢量方式下,主速度一般用電位器來調整,其AO1端口作為運行頻率的輸出,作為放卷變頻器及上、下收卷變頻器的線速度給定。放卷變頻器及收卷變頻器使用匯川MD330張力專用變頻器,此三種變頻器均工作在開環轉矩模式下;

  ■ 匯川MD330變頻器是一種可以實現恒張力控製的變頻器,可以通過變頻器內部的計算,獲得料卷實時的卷徑,通過控製變頻器的輸出轉矩來獲得恒張力控製;

  方案優勢:

  ■ 方案簡易,調試簡單,而且恒張力控製基本不受速度的影響,可以實現高速分切;

  ■ 通過設置合理的係統慣量補償、摩擦補償及材料慣量補償的相關參數可以彌補由於係統慣量、磨擦阻力及材料慣量引起的啟動或加速過程中的速度不均勻的情況,獲得非常平穩的張力控製效果。而且收卷變頻器可以實現錐度控製,達到收卷緊齊的效果;

  ■ 克服了磁粉固有的弱點,使得高速分切的控製成為了現實,而且大大提高了設備的可靠性;

  變頻器在分切機上的應用

  摘 要 本文介紹天辰基於無速度傳感器的矢量變頻變頻器在分切機設備上的應用方案及調試時應注意的問題,由於它具有良好的轉矩特性和免維護性能,已經越來越多地被用於包裝和印刷企業

  關鍵詞 分切機 變頻器 張力控製

  1 前言

  近幾年我國的造紙業及印刷包裝行業取得了飛速的發展,麵臨著前所未有巨大機遇,但相對於世界先進的設備,也麵臨著巨大的挑戰。生產設備的生產能力非常強大,但AG8国际亚游官网的產品基本處於中低端市場。主要的原因是技術條件的限製。目前為至,大量的分切機上仍舊使用磁粉製動器來進行收放卷張力控製,限製了設備的運行速度,也浪費了能源,而且由於磁粉本身的使用壽命的原因,造成了故障率較高的情況。

  天辰公司推出的MD330張力控製變頻器,可以進行恒張力控製,並且可以控製張力錐度,保證收卷後各層形狀均勻,而且極大的提高了分切機的運行速度。

  2 分切機介紹

  分切機是一種將寬幅紙張或薄膜分切成多條窄幅材料的機械設備,常用於造紙機械及印刷包裝機械。

  分切機的傳統控製方案是利用一台大電機來來驅動收放卷的軸,在收放卷軸上加有磁粉離合器,通過調節磁粉離合器的電流來控製其所產生的阻力,來控製材料表麵的張力。

  磁粉離合器及製動器是一種特殊的自動化執行元件,它是通過填充於工作間隙的磁粉傳遞扭矩,改變勵磁電流可以改變磁粉的磁性狀態,進而調節傳遞的扭矩。可用於從零開始到同步速度的無級調速,適用於高速段微調及中小功率的調速係統。還用於用調節電流的方法調節轉矩以保證卷繞過程中張力保持恒定的開卷或複卷張力控製係統。

  其主要的特點是磁粉離合器作為一個阻力裝置,通過係統控製,來輸出一個直流電壓,控製磁粉離合器產生的阻力。主要的優勢是其為被動裝置,可以控製較小的張力。其主要的缺點是速度不能高,高速運行時易造成磁粉高速磨擦,產生高溫,造成磁粉離合器發熱進而縮短其壽命。

  3 天辰變頻器在分切機上的控製框圖:

  方案說明:

  使用天辰通用變頻器MD320驅動壓輥,控製分切機的運行速度,它可以工作在開環矢量工作方式。主速度一般可以用電位器來調整。AO1端口作為運行頻率的輸出,作為放卷變頻器、上、下收卷變頻器的線速度給定。放卷變頻器及收卷變頻器要使用匯川張力專用變頻器MD330。此三種變頻器均需要工作在閉環矢量方式,工作在張力開環模式。

  天辰MD330變頻器是一種可以實現恒張力控製的變頻器,可以通過變頻器內部的計算,獲得材料的卷徑,通過控製變頻器的輸出轉矩來獲得恒張力控製。匯川變頻器可以通過設置係統慣量補償、摩擦補償及材料慣量補償可以補償由於係統慣量、磨擦阻力及材料慣量引起的起動或加速過程中速度不均勻的情況,獲得非常平穩的張力控製效果。方案簡易,調試簡單。而且恒張力控製基本不受速度的影響,可以實現高速分切。

  參數配置情況:

  主驅動變頻器(MD320):

  F0-01:0(無速度傳感器矢量控製)

  F0-02:1(端子命令)

  F0-04:2(AI1輸入)

  F5-11:(後級變頻器輸入和驅動變頻器輸入頻率相除)其它參數均為出廠默認值。

  放卷變頻器(MD330):

  FH-00(張力控製模式):1(張力開環方式)

  FH-01(卷曲控製模式):1(放卷模式)

  FH-03(機械傳動比):按實際情況輸入,此值為電機軸轉速/收卷軸轉速

  FH-04(張力設定源):2(AI2)

  FH-06(******張力):根據實際情況設置

  FH-10(卷徑計算方法選擇):0:通過線速度計算

  FH-12(卷軸直徑):實際值

  FH-13(初始卷徑源):0(FH-12~FH-15設定)

  FH-27(線速度輸入源):1(AI1)

  FH-28(******線速度):實際值

  FH-33(機械慣量補償係數):實際值

  收卷變頻器(MD330):

  FH-00(張力控製模式):1(張力開環方式)

  FH-01(卷曲控製模式):0(收卷模式)

  FH-03(機械傳動比):按實際情況輸入,此值為電機軸轉速/收卷軸轉速

  FH-04(張力設定源):2(AI2)

  FH-06(******張力):根據實際情況設置

  FH-10(卷徑計算方法選擇):0:通過線速度計算

  FH-12(卷軸直徑):實際值

  FH-13(初始卷徑源):0(FH-12~FH-15設定)

  FH-27(線速度輸入源):1(AI1)

  FH-28(******線速度):實際值

  FH-33(機械慣量補償係數):實際值

  調試情況說明:

  利用天辰變頻器作分切機控製時,建議使用電機直接拖動主軸的方式而無需安裝減速裝置。主要原因是變頻器控製張力時控製量最終為變頻器的輸出轉矩,轉矩為張力與卷徑的乘積,在空卷時,輸出轉矩為最小。如果減速比為N,折算到變頻器上轉矩為轉矩/N,若小於電機額定轉矩的5%,則控製的不夠準確。

  在調試時,首先將收放卷的三個變頻器的閉環矢量方式調試正常,否則沒法完成後續的轉矩控製。在此過程中,最常遇到的問題是編碼器信號沒有輸入、旋轉編碼器A、B方向接反、編碼器脈衝數輸入不正確。這幾種問題的表現形式主要是運行速度和輸入速度偏差較大或者電機低速蠕動而且運行電流與實際空載電流相差較大。

  放卷控製中變頻器實際上隻是提供一個反向的拉緊力,所以其控製精度要求不高。調試相對簡單。關於零速時的反向拉緊,匯川變頻器可以提供兩種選擇,一個是允許反向拉緊功能,表現形式是在零速時若運行命令沒有撤掉,則變頻器可控製電機一直將材料拉緊,避免剛開始運行時由於材料鬆馳而造成的速度衝擊,將材料拉斷。另外一種選擇為不允許反向收緊,在零速時若運行命令沒有撤掉,則變頻器沒有力矩輸出。材料可能會鬆馳,但可避免斷料時的飛車情況。

  收卷變頻器工作在轉矩控製模式,在加減速過程中,需要提供額外的轉矩用於克服係統的轉動慣量。如果不加補償,則會出現收卷過程中張力偏小減速過程中張力偏大的現象。如果起動時出現張力變小,則增加係統慣量補償係數。磨擦補償主要是克服在整個運行過程中由於係統存在的磨擦力對張力的影響,可通過調節磨擦補償係數來完成。正常運行時材料張力若小於設定張力,則將摩擦補償係數增大。另外需要補償的是卷軸上材料所產生的轉動慣量,通過設定材料的密度及寬度,變頻器可計算出當前材料的轉動慣量。調試時合適設定張力錐度,可以控製材料的卷曲質量,避免外緊內鬆的情況發生。

  很多情況下卷徑的獲得是統過線速計算法來獲得的,而卷徑又是計算輸出轉矩的直接的因素,所以正確設定******線速度是非常關鍵的。調試時可以通過驗證變頻器顯示的當前卷徑和實際卷徑,來判斷所設******線速度是否正確。若顯示的當前卷徑大於實際卷徑,則表明所設的******線速度偏大。

  通過設定以上的幾個補償量,可以有效的改變係統慣量對加減的影響。設定合適的張力,可以達到比較好的收卷控製.

  結束語

  因為用變頻器來控製分切機的收放卷控製克服了磁粉固有的弱點,使得高速分切的控製成為了現實,而且大大提高了設備的可靠性,從成本上並沒有過多的增加,所以越來越多的客戶開始采用變頻器來實現分切機控製。