| 丹佛斯FC300變頻器在餐巾紙機(jī)械上應(yīng)用 | ||
一． 餐巾紙機(jī)簡介：
餐巾紙機(jī)是紙巾機(jī)械一種常見主要由放卷、牽引、印刷、壓花、折疊機(jī)頭等五部分組成，對(duì)于這小型的機(jī)械目前國內(nèi)大部分都是采用一個(gè)7.5KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)所有部分，其中間的機(jī)械速度同步是靠通過機(jī)械精密計(jì)算齒輪比來同步傳動(dòng)的，由于采用整體傳動(dòng)，對(duì)于傳動(dòng)衛(wèi)生紙的張力控制都是通過手動(dòng)機(jī)械調(diào)整，再說采用的齒輪和同步皮帶傳動(dòng)，因機(jī)械的磨損而是機(jī)械傳動(dòng)的精度變差，系統(tǒng)運(yùn)行的速度低致使生產(chǎn)效率底下。人們?yōu)榱颂岣邫C(jī)器生產(chǎn)效率而努力尋找一種簡單有效合理解決辦法就是將機(jī)械化整為零，也就是說向分立傳動(dòng)方向發(fā)展，特別是希望將放卷部分單獨(dú)分立出來由單獨(dú)的電機(jī)做平面放卷功能同事還需要衛(wèi)生紙傳送的張力可調(diào)節(jié)。下面就是丹佛斯FC300系列變頻器在廣東東莞佳明紙巾機(jī)械廠餐巾紙機(jī)應(yīng)用方案介紹。
  一． 餐巾紙機(jī)的FC300系列變頻器應(yīng)用方案
1. 技術(shù)指標(biāo)
1） 本系統(tǒng)要求獨(dú)立的放卷，也就是說把系統(tǒng)分兩大部分傳動(dòng)，第一部分就是放卷，其放卷為平面放卷；第二部分就是牽引、印刷、壓花、折疊機(jī)頭組成，這兩部分分別由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中第一部分平面放卷部分驅(qū)動(dòng)電機(jī)為1.5KW,第二部分整個(gè)由一臺(tái)4KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2） 第一部分與第二部分的減速比經(jīng)過計(jì)算為1.0738：1。
3） 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的線速度為300米/分。
4） 放卷部分要求張力可以單獨(dú)調(diào)節(jié)和顯示的，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行張力要保持恒定可調(diào)，張力穩(wěn)定精度要求在+1%。
5） 本系統(tǒng)采用繼電器控制，速度0-300米/分（電機(jī)頻率0-50HZ）可以調(diào)節(jié)。
6） 整個(gè)系統(tǒng)分手動(dòng)和自動(dòng)，其中手動(dòng)為系統(tǒng)點(diǎn)動(dòng)（也是聯(lián)動(dòng)）。
1. 設(shè)計(jì)思想
1） 根據(jù)技術(shù)要求，我們將其中第二部分的牽引、印刷、壓花、折疊機(jī)頭電機(jī)的變頻器作為主機(jī)，第一部分的放卷部分電機(jī)的變頻器作為從機(jī)，其速度為從機(jī)跟隨主機(jī)速度的變化。
2） 由于主機(jī)只需要速度調(diào)節(jié)，不需要任何附加功能控制，所以就采用丹佛斯FC301系列變頻器；而放卷部分需要張力調(diào)節(jié)，充分利用丹佛斯FC300系列變頻器內(nèi)置平面轉(zhuǎn)繞功能，針對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行速度最高速度300米/分時(shí)候，放卷部分要能夠跟隨上而保持放卷的張力恒定，因此就選用FC302系列變頻器來驅(qū)動(dòng)放卷電機(jī)。
3） 放卷張力反饋采用擺桿配重來帶動(dòng)一個(gè)電位器輸出0-10V電壓信號(hào)來作為張力檢測信號(hào)。張力大小設(shè)定也采用外部電位器0-10V給定，其實(shí)還可以裝一個(gè)0-10V的電壓表來作為張力顯示大小百分比。
  1） 丹佛斯FC300系列變頻器具有兩個(gè)模擬量輸入，端子53和端子54，可以同事設(shè)定為0-10V的電壓輸入。對(duì)于放卷FC302變頻器是將端子53作為放卷張力給定，端子54作為張力反饋，而做平面轉(zhuǎn)繞功能的前饋速度可以是模擬量0-10V(或者4-20MA)信號(hào)，也可以采用變頻器本身具有脈沖輸入頻率給定即用端子33的脈沖輸入頻率給定，由于變頻器本身的模擬量端子用完，擴(kuò)展一塊輸入輸出模塊MCB101會(huì)造成增加成本，所以采用端子33脈沖輸入來作為前饋速度給定。
2） 對(duì)于主機(jī)FC301變頻器，利用其數(shù)字量輸入輸出端子27，設(shè)定為輸出功能用，作用設(shè)定為主機(jī)速度的脈沖輸出給從機(jī)FC302的端子33來作為從機(jī)的前饋速度給定。
3） 聯(lián)動(dòng)控制（自動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)）系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)候，將主機(jī)變頻器的運(yùn)行信號(hào)輸出直接來作為從機(jī)放卷變頻器的啟動(dòng)信號(hào)。
1. 傳動(dòng)控制圖以及主要參數(shù)設(shè)置
1）傳動(dòng)控制原理圖
 系統(tǒng)傳動(dòng)控制原理圖 5
本系統(tǒng)的傳動(dòng)實(shí)質(zhì)就是保持傳動(dòng)的線速度恒定，由于放卷采用丹佛斯變頻器內(nèi)置的平面轉(zhuǎn)繞功能，而該功能就是先保證線速度同步的同時(shí)，而對(duì)放卷張力進(jìn)行過程PID控制微調(diào)，就相當(dāng)于速度微調(diào)，這樣就保證傳動(dòng)過程中張力恒定。平面轉(zhuǎn)繞功能的控制對(duì)象就是放卷張力，實(shí)質(zhì)就是對(duì)放卷變頻器的頻率調(diào)節(jié)和控制，也就是說放卷變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度表達(dá)式為：放卷電機(jī)速度V=主機(jī)速度V+PID輸出,對(duì)于PID輸出是正負(fù)雙向輸出，并且PID輸出可以按照正負(fù)0-100%比例輸出，這樣就能保證PID輸出作為速度的微調(diào)。
2）重要參數(shù)的設(shè)置和注意事項(xiàng)
充分利用丹佛斯變頻器的監(jiān)控軟件MCT10,很方便的進(jìn)行對(duì)變頻器參數(shù)設(shè)置、上載、下載功能。下面就是采用MCT10軟件對(duì)主機(jī)FC301變頻器和從機(jī)FC302變頻器參數(shù)設(shè)置
  參數(shù)調(diào)試設(shè)置說明：
A. 放卷的張力反饋電位器輸出最小和最大值設(shè)定，是根據(jù)擺桿在最低位置和最高位置時(shí)候所輸出信號(hào)大小。其張力給定調(diào)節(jié)的電位器的輸出最小和最大值也是根據(jù)系統(tǒng)最小張力和最大張力設(shè)定的。
B. 由于從機(jī)的前饋速度采用的是來自主機(jī)的速度脈沖信號(hào)，為了減少變頻器的頻率輸出延時(shí)，所以對(duì)于從機(jī)的加減速度時(shí)間盡量設(shè)定小點(diǎn)，但不能在加速度的時(shí)候引起放卷擺桿擺動(dòng)很大。
C. 對(duì)于主機(jī)啟動(dòng)加速?zèng)]有什么要求可以長可以短，但減速是有嚴(yán)格要求，要求越短越好，但不能停機(jī)出現(xiàn)過壓報(bào)警，根據(jù)負(fù)荷慣性情況設(shè)定為3S.主機(jī)變頻器是沒有帶制動(dòng)單元的。為了避免停機(jī)變頻器輸出為零而克服機(jī)械慣性，增加直流制動(dòng)功能。
D. 由于放卷從機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行是靠主機(jī)變頻器運(yùn)行繼電器信號(hào)輸出，所以在主機(jī)減速停機(jī)的時(shí)候，主機(jī)變頻器輸出為零時(shí)候，該運(yùn)行輸出的繼電器進(jìn)行時(shí)間延時(shí)設(shè)定，其設(shè)定時(shí)間為10S，這樣是為了停機(jī)繼續(xù)保持張力。
E. 放卷從機(jī)變頻器的前饋速度最大值是根據(jù)參數(shù)P413（RPM）或P414(HZ)。
F. 放卷變頻器增加了PID的積分復(fù)位功能，在變頻器停止輸出后，進(jìn)行積分復(fù)位，啟動(dòng)運(yùn)行后又重新積分。
G. 對(duì)于放卷的張力擺桿維持在恒定的位置，必須對(duì)其變頻器的前饋速度設(shè)置為與主機(jī)同步速度，也就是說先保持從機(jī)與主機(jī)線速度同步的前提下進(jìn)行PID疊加，這樣盡可能的設(shè)定好PID的正負(fù)百分比輸出部分來作為張力速度微調(diào)。
1. 總結(jié)
本系統(tǒng)充分利用丹佛斯FC300系列控制功能優(yōu)越性，設(shè)計(jì)線路簡單直觀，不需要任何附加的電氣控制原件，從而方便的實(shí)現(xiàn)了恒定張力可調(diào)的同步傳動(dòng)功能。從上面設(shè)計(jì)思想上可以看出丹佛斯FC300系列變頻器本身強(qiáng)大的控制功能和特性對(duì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)者帶來不可想象的方便性。我們從這個(gè)簡單傳動(dòng)系統(tǒng)上看，應(yīng)用了FC300系列變頻器主要功能如下：
1） 變頻器的數(shù)字量輸出輸入功能。比如，主機(jī)數(shù)字量端子27，設(shè)定為輸出功能。
2） 變頻器的數(shù)字量脈沖輸出功能。比如，主機(jī)數(shù)字量端子27設(shè)定為脈沖輸出，其輸出頻率為0-32000。輸出脈沖的對(duì)象可以自己定義的，本系統(tǒng)是速度（RPM）輸出。
3） 變頻器的數(shù)字量脈沖輸入功能。比如，放卷變頻器的前饋速度給定就采用的數(shù)字量輸入端子33作為脈沖輸入速度調(diào)節(jié)。
4） 變頻器的平面轉(zhuǎn)繞功能（Surface winder）。比如，從機(jī)放卷變頻器FC302控制配置模式為該功能，這樣能夠保證放卷張力恒定可調(diào)節(jié)的。
5） 模擬量輸入的輸入線性度以及對(duì)應(yīng)的工程參數(shù)量大小可設(shè)定調(diào)節(jié)的。正常模擬量輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為0-10V,其最大最小比例是可以調(diào)節(jié)，這樣很方便實(shí)現(xiàn)張力檢測信號(hào)的范圍設(shè)定。也就是說對(duì)于張力擺桿最高位置和最低位置很方便的設(shè)定。
6） 丹佛斯變頻器的過程PID的雙向輸出功能（即正負(fù)輸出）和PID輸出比例可調(diào)功能。這樣可以保證放卷張力作為速度微調(diào)，使得張力擺桿穩(wěn)定在固定位置，從而張力恒定。
7）圖型面板的顯示和參數(shù)上載功能。丹佛斯圖形面板能夠正常顯示5個(gè)變頻器運(yùn)行參數(shù)值和一個(gè)狀態(tài)文字，這樣對(duì)于變頻器的模擬量輸入輸出以及脈沖輸入輸出可以直觀的顯示出來，不需要帶任何測量表；利用圖形面板上載下載功能，可以方便的對(duì)變頻器的更換以及同種類機(jī)器不需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置而直接下載參數(shù)就OK。
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