ot;display: block;"> 本文以超級壓光機為例,通過引入TD3300系列變頻器,介紹了變頻矢量控制中張力開環(huán)的基本方式和TD3300調(diào)試步驟。
1前言
超級壓光紙簡稱SC紙,以價格低廉的磨木漿、化學機械漿或廢紙脫墨漿以及麥草漿為主要原料,配以少量的長纖維化學漿,并添加30%以上的填料制成,其平滑度達 500S以上,不透明度達85%以上,裂斷長縱橫平均達3000m以上,其質(zhì)量可和低定量涂布紙比美,可用作廣告、目錄、插頁等彩色印刷。由于該工藝使用大量填料和高得率的磨木漿或化機漿,可節(jié)省纖維和木材資源,因此可大大降低成本。紙頁經(jīng)壓光機壓光后,可以提高紙頁的平滑度、光澤度和緊度,使紙頁全幅厚度一致,從而改善紙張的外觀質(zhì)量,并減少透氣度。圖一所示的超級壓光機主要分為放卷裝置(又稱退紙器)、壓光輥裝置(含主電機)和收卷裝置等。原紙從放卷裝置處經(jīng)引紙輥依次通過各紙粕輥和冷鑄輥后進入中心收卷。本文論述的就是如何采用變頻控制來完成超級壓光機的傳動控制。
2超級壓光機的變頻控制
2.1開環(huán)的張力控制方案
超級壓光機在快速啟停及中間連續(xù)調(diào)速過程中必須保證紙頁的張力恒定,否則收取的紙頁就會卷曲、折頁甚至斷裂,嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。本系統(tǒng)中利用變頻器的組合來達到精確的張力控制,我們知道一般情況下可以通過兩種方式可以滿足這樣的要求:一是通過控制電機的速度來實現(xiàn),二是通過控制電機的轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)。由于考慮到安裝張力傳感器的成本和條件,故采用開環(huán)的張力控制來實現(xiàn)。當然在這種控制方式下,從而降低了系統(tǒng)的成本和難度。
由設(shè)定的張力和卷筒的卷徑可以計算出變頻器的轉(zhuǎn)矩指令,其公式如下:
T=(F X D) / (2 X i )
其中:T 為變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩指令；F為張力設(shè)定指令；D為卷筒的卷徑；i為機械傳動比。
本方案必須考慮到線速度檢測信號、卷徑計算和張力錐度控制,這樣才能準確地控制電機的轉(zhuǎn)矩輸出,保持張力的恒定。
2.2超級壓光機的變頻組構(gòu)
超級壓光機的主傳動功率的計算可以根據(jù)以下:
P = K x B x V x N
其中:P為電動機功率(KW)；K為常系數(shù),一般取~；B為幅寬；V為工作車速(M/min)；N為輥數(shù)(根)。
以四川某造紙廠為例,采用十二輥超級壓光機,收卷的紙張寬1M,厚10um,設(shè)計車速為250
米/分。則選用的主牽引電機(變頻器)功率為:P = X 1 X 250 X 12 = 54KW,因此可
以選用55KW的變頻器。本系統(tǒng)采用高性能的矢量變頻器TD3000,配置如下:主牽引變頻器:
TD3000-4T0550G、收卷變頻器: TD3300-4T0055G。另外收卷電機采用變頻電機,并加裝旋轉(zhuǎn)
編碼器(歐姆龍、1024線輸出)
2.3變頻調(diào)速控制描述
本系統(tǒng)用TD3000矢量開環(huán)控制來驅(qū)動主傳動電機,收卷變頻器TD3300采用開環(huán)張力控制模式。主牽引的速度給定從AI1輸入,控制精度達1%~0.5%。TD3300采用前級主牽引變頻器TD3000的模擬輸出口AO2(輸出TD3000變頻器的運行頻率)來得到線速度,并進行卷徑計算；張力設(shè)定信號由AI1獲取；旋轉(zhuǎn)編碼器的信號分別接到PGP/COM/A-/B-口。
3超級壓光機收卷變頻器的調(diào)試步驟
3.1 初步檢查變頻器、電機、旋轉(zhuǎn)編碼器的接線及銘牌參數(shù)。
電機銘牌:額定功率,額定電壓380V,額定頻率50Hz,額定電流,額定轉(zhuǎn)速1440RPM.
旋轉(zhuǎn)編碼器:歐姆龍1024線輸出,供電電壓24VDC,AB開路集電極輸出。
3.2 完成變頻器電機參數(shù)自辨識
重點檢查變頻器辨識出的電機的空載電流,電機空載電流正常應(yīng)在電機額定電流的30%～50%范圍內(nèi)。TD3300變頻器實際辨識出電機的空載電流為,是電機額定電流的42%,在正常范圍之內(nèi)。
3.3 初步測試變頻器對電機的驅(qū)動能力
TD3000變頻器設(shè)置為開環(huán)矢量控制模式,TD3300設(shè)置為閉環(huán)矢量控制模式,TD3300變頻器應(yīng)在(FB編碼器功能項)設(shè)置編碼器的參數(shù)(=1024),在鍵盤控制模式測試變頻器對電機的驅(qū)動能力,重點觀測變頻器的輸出頻率的穩(wěn)定性和輸出電流的大小,特別關(guān)注TD3300變頻器的輸出電流,若在空載的情況下,輸出電流偏大并且報過流故障,應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)編碼器的AB相接線有誤,更換AB相接線或更改變頻器內(nèi)PG接線的方向設(shè)定(功能碼)。
3.4 完成TD3000和TD3300的信號接口測試
完成TD3000變頻器模擬輸出口AO2(=1)和TD3300變頻器模擬輸入口AI2(=0,=1.0)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置,檢查TD3300變頻器接口板AI2上V/I端口的跳線在I側(cè),并校正TD3000模擬輸出口AO2的輸出和對應(yīng)的TD3300模擬輸入口AI2的線性度(臨時修改TD3000變頻器AO2口(=0)為設(shè)定頻率輸出,設(shè)定=0,通過修改的值可改變AO2口的輸出值。利用TD3300鍵盤停機時可顯示AI2的輸入電壓值-設(shè)定=1024,在TD3000和TD3300上電不運行的情況下,修改TD3000變頻器零偏調(diào)整和增益設(shè)定,可完成其線性度的校正)。
3.5 設(shè)置TD3000和TD3300變頻器的其他相關(guān)運行參數(shù),初步帶載試運行。
=3,開環(huán)張力控制模式；
=,設(shè)備廠家提供的收卷電機與收卷卷軸的轉(zhuǎn)速比；
(多功能端子X3)＝12,卷徑復(fù)位1指令；
=0,收卷模式；
=1,AI1設(shè)定；
=1000,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況修改,滿足張力設(shè)定電位器的調(diào)整要求；
=0,初步設(shè)定卷徑不計算,保證初步測試時張力的穩(wěn)定；
=500,設(shè)備廠家提供,建議比廠家提供的數(shù)值稍大一些；
=170,設(shè)備廠家提供,空芯卷軸的直徑；
=170,卷徑復(fù)位用,與(多功能端子X3)＝12,卷徑復(fù)位1指令配合使用；
=170,TD3300變頻器初步啟動時計算變頻器輸出轉(zhuǎn)矩用；
=0,正向,由于收卷電機處于電動狀態(tài),力矩輸出應(yīng)與轉(zhuǎn)速方向一致,即正向。
參數(shù)設(shè)置后設(shè)備運行較好,客戶反映隨著卷徑的增加,張力越來越小,這是卷徑未計算的結(jié)果。
3.6 加卷徑計算功能,再次帶載運行
=1,設(shè)定卷徑來源選擇線速度計算法；
=2,AI2設(shè)定,來自主牽引變頻器TD3000的AO2(運行頻率)口的輸出。
=250m/min,設(shè)備廠家提供,*=當前線速度V,變頻器根據(jù)公式:D=(i*V)/(л*n) 計算當前卷徑；
=80 m/min,防止TD3300變頻器在速度較低時卷徑計算不準導(dǎo)致變頻器輸出力矩的波動；當TD3300變頻器運行的線速度低于設(shè)定值時,卷徑計算功能停止,保持當前卷徑值；當TD3300變頻器運行的線速度大于設(shè)定值時,卷徑計算功能重新使能。
再次帶載測試,收卷過程張力平穩(wěn),達到要求。但客戶反映TD3300剛啟動時力矩突加較猛,紙張容易拉斷,修改功能項,使TD3300變頻器啟動時轉(zhuǎn)矩斜坡方式產(chǎn)生,減緩啟動時的力矩突變,至此完全滿足客戶的工藝要求。
(注:此系統(tǒng)由于設(shè)備慣量較小,全過程張力恒定,未使用慣量補功能償和張力錐度控制功能)
4結(jié)束語
本系統(tǒng)采用TD3000+TD3300的變頻收卷方案后,現(xiàn)場配置簡潔,工作穩(wěn)定,調(diào)試方便。實際的收卷效果非常理想,端面整齊,張力穩(wěn)定。正是基于變頻器TD3300的張力控制特點,加上其完善的功能、高可靠性和優(yōu)秀的性能價格比,滿足了用戶對于紡織、造紙、冶金等各個領(lǐng)域的不同要求。
參考文獻
《TD3300張力控制專用變頻器用戶手冊》 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司 2002年 深圳
