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哈尔滨变频控制柜印包行业应用
更新时间:2017-02-22

  复合机张力控制系统方

  系统方案:

  复合机是指通过某种工艺方法,将两种或两种以上的材料层合在一起,形成新的一体材料的设备。经过复合后的材料一方面保持原有材料的优点,另一方面还能弥补彼此的缺点。其传动系统主要由上胶电机、复合电机、收卷电机和放卷电机组成,分别用MD300、MD320和MD330控制。其中MD330工作在开环转矩模式下,通过线速度进行卷径计算,保持恒张力控制。

  双工位复合机控制系统图

  方案说明:

  ■ 此方案中收卷及放卷均用汇川张力专用变频器来控制,工作在开环转矩模式,可以实现恒张力控制;

  ■ 复合电机驱动用汇川MD300变频器来控制,主机速度用电位器或加减速按钮控制。推荐使用加减速按钮来控制速度,可以使加减速过程更稳定。并实现在复合机上多点、异地控制,更方便用户操作;

  ■ 上胶电机驱动用汇川MD320变频器来控制,MD300的输出端子AO1作为上胶变频器的主速度给定。摆杆电位器模拟量输入通过AI2通道作为PID的反馈量。MD320的频率源为主频率AI1和辅助频率源(PID)叠加的方式。通过调整过程PID的参数,可以获得非常稳定的效果。MD320另外增设了点动信号,可以单独控制胶辊的运行;

  方案优势:

  ■ 系统结构简单,只需两台变频器就可实现速度同步控制;

  ■ 调试方便,有宽范围的参数设置,对浮辊的平衡位置控制可通过变频器参数来控制;

  ■ 速度控制是通过内置PID来实现,处理速度快,浮辊稳定性好,特别是加减速过程中浮辊稳定,有效遏制材料跑偏现象。

  凹印机张力控制系统的应用方案—七电机系统

  系统方案:

  系统由七台电机进行变频传动控制,分别为两台放卷(MD330)、两台收卷(MD330)、主机(MD320)一台和收、放卷牵引(MD320)各一台构成,其中收卷、放卷、收放卷牵引都是带张力反馈的闭环张力控制,变频器工作在速度模式;由于两级牵引中间是印刷单元,对套色精度有很高的要求,因而对张力调节的稳定性要求很高,所以主机和两级牵引采用带编码器的闭环矢量控制

  凹印机七电机张力控制系统示意图

  方案说明:

  ■ 主速度由主机控制,它的运行频率经主机变频器的AO1输入到PLC,根据触摸屏上输入的版辊直径(或周长),PLC计算出当前线速度对应的模拟量信号,经D/A通道输出给收放卷变频器的AI2,和收放卷牵引的AI2;

  ■ 收放卷牵引的AI2得到的线速度信号作为它的主频率源,然后和张力反馈经PID计算得到的辅助频率叠加作为其最终的输出频率,只需微调PID即可保证同步;

  ■ 收放卷变频器根据线速度自动计算出当前卷径,然后根据卷径的变化,计算出收放卷变频器各自当前主频率,再叠加由张力反馈信号(电位器1和4)经内部PID计算后的辅助频率作为最终输出频率;

  ■ 收放卷(MD330)变频器有丰富的自动换卷功能,可实现高速不停机自动换卷,提高生产效率;

  方案优势:

  与传统的主控制器(PLC或工控机)所实现的印刷机控制系统相比,本系统具有:

  ■ 控制精度高、动态响应快

  收放卷和前后牵引控制都带有张力反馈,而收放卷则利用变频器内部的卷径计算和PID调节;主机和牵引都用有速度传感器矢量控制,速度精度达到0.02%;

  ■ 线路简单、可靠性高

  PLC只完成简单的逻辑控制和主速度处理;大量的张力控制和运算由变频器内部自动完成;安装、调试简单易行;

  ■ 系统成本低

  由于省去了大量的A/D,D/A模块,因此对PLC硬件的要求大大降低,同时节约了高额的软件开发的费用;

  高档涂布机张力控制系统方案

  系统方案:

  涂布机是将具有某种功效的胶,或者油墨类物质均匀粘连在塑料薄膜、铝箔、纺织品等表面的机械设备。本系统从放卷到收卷共采用七台变频器,其中收放卷采用闭环张力模式(开环矢量)传动,其它三台均采用无传感矢量控制(SVC)。

  方案说明:

  各级张力控制全部由变频器完成,张力反馈使用张力传感器。PLC(或同步控制器)控制驱动辊变频器速度,同时做为其他变频器的线速度信号。

  方案优势:

  ■ 系统简单,各级张力控制由变频器完成,极大减少了设备制造厂系统软硬件开发安装的难度;

  ■ 控制稳定,MD330的闭环张力控制模式可以在加减速过程中实现张力完全稳定;

  ■ 节省安装张力辊的空间,机械成本降低;并且张力控制精度更高,涂布效果更均匀;

  ■ 双工位收放卷具有预驱动的功能,可以实现高速不停机自动换卷,提高生产效率;

  ■ 可以方便准确的控制收卷锥度,避免了不良的“菜心”状,使收卷的效果更好;

  分切机张力控制系统方案

  系统方案:

  分切机是一种将宽幅纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备,常用于造纸机械及印刷包装机械。其传动系统主要由一台主机变频器、一台放卷变频器及两台收卷变频器组成。其中主机变频器工作在开环矢量方式下,控制系统速度。放卷变频器及两个收卷变频器工作在开环转矩模式下,控制系统放料及分切后的上下收料。

  方案说明:

  ■ 主机变频器使用汇川通用变频器MD320,控制分切机的运行速度,它工作在开环矢量方式下,主速度一般用电位器来调整,其AO1端口作为运行频率的输出,作为放卷变频器及上、下收卷变频器的线速度给定。放卷变频器及收卷变频器使用汇川MD330张力专用变频器,此三种变频器均工作在开环转矩模式下;

  ■ 汇川MD330变频器是一种可以实现恒张力控制的变频器,可以通过变频器内部的计算,获得料卷实时的卷径,通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制;

  方案优势:

  ■ 方案简易,调试简单,而且恒张力控制基本不受速度的影响,可以实现高速分切;

  ■ 通过设置合理的系统惯量补偿、摩擦补偿及材料惯量补偿的相关参数可以弥补由于系统惯量、磨擦阻力及材料惯量引起的启动或加速过程中的速度不均匀的情况,获得非常平稳的张力控制效果。而且收卷变频器可以实现锥度控制,达到收卷紧齐的效果;

  ■ 克服了磁粉固有的弱点,使得高速分切的控制成为了现实,而且大大提高了设备的可靠性;

  变频器在分切机上的应用

  摘 要 本文介绍天辰基于无速度传感器的矢量变频变频器在分切机设备上的应用方案及调试时应注意的问题,由于它具有良好的转矩特性和免维护性能,已经越来越多地被用于包装和印刷企业

  关键词 分切机 变频器 张力控制

  1 前言

  近几年我国的造纸业及印刷包装行业取得了飞速的发展,面临着前所未有巨大机遇,但相对于世界先进的设备,也面临着巨大的挑战。生产设备的生产能力非常强大,但我们的产品基本处于中低端市场。主要的原因是技术条件的限制。目前为至,大量的分切机上仍旧使用磁粉制动器来进行收放卷张力控制,限制了设备的运行速度,也浪费了能源,而且由于磁粉本身的使用寿命的原因,造成了故障率较高的情况。

  天辰公司推出的MD330张力控制变频器,可以进行恒张力控制,并且可以控制张力锥度,保证收卷后各层形状均匀,而且极大的提高了分切机的运行速度。

  2 分切机介绍

  分切机是一种将宽幅纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备,常用于造纸机械及印刷包装机械。

  分切机的传统控制方案是利用一台大电机来来驱动收放卷的轴,在收放卷轴上加有磁粉离合器,通过调节磁粉离合器的电流来控制其所产生的阻力,来控制材料表面的张力。

  磁粉离合器及制动器是一种特殊的自动化执行元件,它是通过填充于工作间隙的磁粉传递扭矩,改变励磁电流可以改变磁粉的磁性状态,进而调节传递的扭矩。可用于从零开始到同步速度的无级调速,适用于高速段微调及中小功率的调速系统。还用于用调节电流的方法调节转矩以保证卷绕过程中张力保持恒定的开卷或复卷张力控制系统。

  其主要的特点是磁粉离合器作为一个阻力装置,通过系统控制,来输出一个直流电压,控制磁粉离合器产生的阻力。主要的优势是其为被动装置,可以控制较小的张力。其主要的缺点是速度不能高,高速运行时易造成磁粉高速磨擦,产生高温,造成磁粉离合器发热进而缩短其寿命。

  3 天辰变频器在分切机上的控制框图:

  方案说明:

  使用天辰通用变频器MD320驱动压辊,控制分切机的运行速度,它可以工作在开环矢量工作方式。主速度一般可以用电位器来调整。AO1端口作为运行频率的输出,作为放卷变频器、上、下收卷变频器的线速度给定。放卷变频器及收卷变频器要使用汇川张力专用变频器MD330。此三种变频器均需要工作在闭环矢量方式,工作在张力开环模式。

  天辰MD330变频器是一种可以实现恒张力控制的变频器,可以通过变频器内部的计算,获得材料的卷径,通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制。汇川变频器可以通过设置系统惯量补偿、摩擦补偿及材料惯量补偿可以补偿由于系统惯量、磨擦阻力及材料惯量引起的起动或加速过程中速度不均匀的情况,获得非常平稳的张力控制效果。方案简易,调试简单。而且恒张力控制基本不受速度的影响,可以实现高速分切。

  参数配置情况:

  主驱动变频器(MD320):

  F0-01:0(无速度传感器矢量控制)

  F0-02:1(端子命令)

  F0-04:2(AI1输入)

  F5-11:(后级变频器输入和驱动变频器输入频率相除)其它参数均为出厂默认值。

  放卷变频器(MD330):

  FH-00(张力控制模式):1(张力开环方式)

  FH-01(卷曲控制模式):1(放卷模式)

  FH-03(机械传动比):按实际情况输入,此值为电机轴转速/收卷轴转速

  FH-04(张力设定源):2(AI2)

  FH-06(******张力):根据实际情况设置

  FH-10(卷径计算方法选择):0:通过线速度计算

  FH-12(卷轴直径):实际值

  FH-13(初始卷径源):0(FH-12~FH-15设定)

  FH-27(线速度输入源):1(AI1)

  FH-28(******线速度):实际值

  FH-33(机械惯量补偿系数):实际值

  收卷变频器(MD330):

  FH-00(张力控制模式):1(张力开环方式)

  FH-01(卷曲控制模式):0(收卷模式)

  FH-03(机械传动比):按实际情况输入,此值为电机轴转速/收卷轴转速

  FH-04(张力设定源):2(AI2)

  FH-06(******张力):根据实际情况设置

  FH-10(卷径计算方法选择):0:通过线速度计算

  FH-12(卷轴直径):实际值

  FH-13(初始卷径源):0(FH-12~FH-15设定)

  FH-27(线速度输入源):1(AI1)

  FH-28(******线速度):实际值

  FH-33(机械惯量补偿系数):实际值

  调试情况说明:

  利用天辰变频器作分切机控制时,建议使用电机直接拖动主轴的方式而无需安装减速装置。主要原因是变频器控制张力时控制量最终为变频器的输出转矩,转矩为张力与卷径的乘积,在空卷时,输出转矩为最小。如果减速比为N,折算到变频器上转矩为转矩/N,若小于电机额定转矩的5%,则控制的不够准确。

  在调试时,首先将收放卷的三个变频器的闭环矢量方式调试正常,否则没法完成后续的转矩控制。在此过程中,最常遇到的问题是编码器信号没有输入、旋转编码器A、B方向接反、编码器脉冲数输入不正确。这几种问题的表现形式主要是运行速度和输入速度偏差较大或者电机低速蠕动而且运行电流与实际空载电流相差较大。

  放卷控制中变频器实际上只是提供一个反向的拉紧力,所以其控制精度要求不高。调试相对简单。关于零速时的反向拉紧,汇川变频器可以提供两种选择,一个是允许反向拉紧功能,表现形式是在零速时若运行命令没有撤掉,则变频器可控制电机一直将材料拉紧,避免刚开始运行时由于材料松驰而造成的速度冲击,将材料拉断。另外一种选择为不允许反向收紧,在零速时若运行命令没有撤掉,则变频器没有力矩输出。材料可能会松驰,但可避免断料时的飞车情况。

  收卷变频器工作在转矩控制模式,在加减速过程中,需要提供额外的转矩用于克服系统的转动惯量。如果不加补偿,则会出现收卷过程中张力偏小减速过程中张力偏大的现象。如果起动时出现张力变小,则增加系统惯量补偿系数。磨擦补偿主要是克服在整个运行过程中由于系统存在的磨擦力对张力的影响,可通过调节磨擦补偿系数来完成。正常运行时材料张力若小于设定张力,则将摩擦补偿系数增大。另外需要补偿的是卷轴上材料所产生的转动惯量,通过设定材料的密度及宽度,变频器可计算出当前材料的转动惯量。调试时合适设定张力锥度,可以控制材料的卷曲质量,避免外紧内松的情况发生。

  很多情况下卷径的获得是统过线速计算法来获得的,而卷径又是计算输出转矩的直接的因素,所以正确设定******线速度是非常关键的。调试时可以通过验证变频器显示的当前卷径和实际卷径,来判断所设******线速度是否正确。若显示的当前卷径大于实际卷径,则表明所设的******线速度偏大。

  通过设定以上的几个补偿量,可以有效的改变系统惯量对加减的影响。设定合适的张力,可以达到比较好的收卷控制.

  结束语

  因为用变频器来控制分切机的收放卷控制克服了磁粉固有的弱点,使得高速分切的控制成为了现实,而且大大提高了设备的可靠性,从成本上并没有过多的增加,所以越来越多的客户开始采用变频器来实现分切机控制。