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汇川在复卷机中的应用


MD 系列变频器在复卷机中的应用

一、前言
复卷机是印刷包装中用于质量检验的机械设备, 它将印刷好的材 料重新复卷一遍查找次品,发现次品后人为按下记忆,系统会自动减 速停车并调头慢速搜寻到次品处停下人工进行裁剪。 传统的复卷机大 多有两种控制:1)变频控制,用收卷、放卷和牵引三个电机来组成, 速度由牵引控制,收放卷控制恒张力;2)直流控制,但故障率

和维 护成本都很高。本文介绍了汇川变频器在复卷机中的应用,由于它中 间无须牵引并用通讯方式解决,MD330 卷曲专用变频器控制也使 PLC 程序大大简化, 线速度和张力信号直接输入变频器处理, 所以它 有配置简练、逻辑清晰、成本低、响应快、故障率低的特点。

二、采用卷曲专用变频器控制方案
1、方案介绍 系统由两台电机组成, 一台控制收卷一台控制放卷并能随时切换 收放控制,中间带有线速度和张力检测,为了提高控制精度两电机都 带编码器做闭环矢量控制,PLC 和变频器采用 RS485 通讯进行数据交 换,HMI 主要用于设定张力、线速度、放卷初始卷径和显示检测张力、 线速度及变频器计算出的卷径,如图所示。

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张力传 感器

编码器 压辊

M1 M
PG
(张力反馈) D I15 D I 4 (收放切换) D I 3 (故障复位) D I 2 (反转) D I 1 (正转)4 8 5 R S

PG 编码器

M2 M
PG

PG 编码器



D I 5 D I (线速反馈) 4 D I (卷径复位) 3 D I (故障复位) 2 D I (反转) 1 R S (正转) 4 8 5

1#放料

2#收料

复卷机控制示意

2、控制要求 恒张力,调节范围 10—300N,控制精度+/-3N; 恒线速,调节范围 10—200m/min,控制精度+/-1m; 快速平稳启停,张力波动小,并能平稳地收放卷切换; 3、控制难点 本系统是一双闭环系统,既要控制恒张力还需控制恒线速,中间 无牵引,两个 PID 调节控制易相互扰动,形成振荡影响相互(张力和 速度)的控制精度,且运行过程中收放的卷径时时在不断变化,使得 PID 的作用效果也不断的变化。系统还需实现双方向、小张力、高速 度等控制增加了控制难度。
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4、方案说明 2#收料变频控制线速度恒定, 编码器检测脉冲信号后由 DI5 输入 作为线速度反馈, 设定线速度通过 HMI 设定后写入 2#变频器进行 PID 调节达到恒线速。1#变频器控制张力恒定,首先用 HMI 上设定的线 速度写入 1#变频器用来计算实际卷径,变频器获取线速度和实际卷 径后可以获取变频器的匹配频率设定值 f1, 再通过张力反馈信号 (张 力传感器输入 AI1)进行 PID 运算产生一个频率调整值 f2,最终频率 输出为 f=f1+f2。f1 可以基本使收(放)卷的线速度与材料线速度基 本匹配,然后 f2 部分只需稍微调整即可满足控制需求,很好地解决 了闭环控制中响应快速性和控制稳定性地矛盾,使的张力更加平稳。

5、总结 1) 为了克服线速度的 PID 调节而造成张力的波动 (张力精度最重要) , 尤其是在低速和加减速速时,所以设一个下限线速度(如 10m/min) , 线速度低于该值时为开环控制,高于它才慢速地调节(用线速度控制 非标软件) ; 2)由于加减速时检测到的线速度波动很大,输入到 1#放料变频器后 所得到的匹配频率设定值 f1 也会波动很大,这样如果要保证恒张力 则 PID 调节量就变大,使得响应变慢,实际张力波动大,容易造成松 料或断料,为了克服这缺点可用 HMI 上设定的线速度经 PLC 斜坡处 理后慢速写入变频器(确保实际线速与设定线速时时都相差很小)作 为线速度,使得系统时时都能同步,张力波动小。
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3)为了使张力调节响应快,将 P 调尽量大(但不振荡)而将 I 调小, 对偏差更敏感。 6、参数配置
功能码 F0-01 F0-02 F0-03 F0-10 F0-12 F0-14 F0-17 F0-18 F1-01 F1-02 F1-03 F1-04 F1-05 F2-00 F2-01 F2-03 F2-04 F2-11 F4-00 F4-01 F4-02 F4-03 F4-04 F4-15 F4-16 F5-02 F5-04 F6-03 F6-04 F6-05 F6-06 F6-10 F6-11 F6-13 参数名称 控制方式 命令源选择 主频率源 X 选择 最大频率 上限频率 下限频率 加速时间 1 减速时间 1 额定功率 额定电压 额定电流 额定频率 额定转速 速度环比例增益 1 速度环积分时间 1 速度环比例增益 2 速度环积分时间 2 编码器脉冲数 DI1 端子功能选择 DI2 端子功能选择 DI3 端子功能选择 DI4 端子功能选择 DI5 端子功能选择 AI1 最大输入
AI1 最大输入对应设定

2#收料(3.7KW) 1 1 8 50 50 0 6 1 3.7KW 380V 8.8A 50HZ 1460(4P) 35 0.5 50 0.51 1000 1 2 9 35 30(脉冲输入)

1#放料(3.7KW) 1 1 0 50 50 0 0.1 0.1 3.7KW 380V 8.8A 50HZ 1460(4P) 70 0.3 70 0.3 1000 1 38 9 0 2 10V 100

备注 闭环矢量控制 端子控制 PID 给定 由最大线速度决定

减速停车时有效 按电机铭牌设 按电机铭牌设 按电机铭牌设 按电机铭牌设 按电机铭牌设 可直接用出厂值 可直接用出厂值 可直接用出厂值 可直接用出厂值 正转运行 故障复位

F4-30 PULSE(脉冲)输入最大频率 RELAY1 输出选择 DO1 输出选择 启动频率 启动频率保持时间 启动直流制动电流 启动直流制动时间 停车方式 停机直流制动起动频率 停机直流制动电流

2.65KHZ 2 1 0.05 0.5 70 1 0 0.5 50
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2.65KHz 2 0

最大线速度时的脉冲频率

0

(0 为减速停车)

F6-14 FA-00 FA-01 FA-02 FA-03 FA-05 FA-06 FA-07 FA-08 FA-09 FA-10 FD-00 FD-01 FD-02 FE-00 FE-01 FH-00 FH-03 FH-10 FH-11 FH-12 FH-13 FH-17 FH-18 FH-27 FH-28 FH-29 FH-30 FH-41 FH-42 FH-43 FH-44 FH-49 FH-50

停机直流制动时间 PID 给定源 PID 键盘给定 PID 反馈源 PID 作用方向 比例增益 P 积分时间 I 微分时间 D 采样周期 偏差极限 微分限副 波特率 数据格式 本机地址 调节起始线速度 线速度调节滤波时间 张力控制模式 机械传动比 卷径计算方法选择 最大卷径 卷轴直径 初始卷径源 卷径滤波时间 卷径当前值 线速度输入源 最大线速度 卷径计算最低线速度 线速度实际值 比例增益 P2 积分时间 I2 微分时间 D2 PID 调整依据 张力调节限副 张力调节偏置

2 0 通讯更改 4 0(正作用) 0(正作用) 10 0.2 0 0.01 1 5 6(19200BPS) 0(无校验) 5 8 5 2 2 0 700 100 0 5S
PLC 和变频器控制用于观察

0(AI1)

(需跟据实际调节) (需跟据实际调节)

6(19200BPS) 0(无校验) 6

按实际值设定 按实际值设定

5 200 10 17 0.8 0 2 50% 50% (需跟据实际调节) (需跟据实际调节)

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