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臺達(dá)變頻器力矩控制在鋁箔紙壓花機(jī)上的應(yīng)用方案

［摘要］：本文主要介紹臺達(dá)VE變頻器力矩方式的設(shè)定方法，以及在鋁箔紙壓花機(jī)上的實(shí)際調(diào)試步驟和使用效果。

［關(guān)鍵詞］：編碼器電機(jī) 流量計(jì) 工控

1 引言
鋁箔紙壓花機(jī)是針對紙張深加工而開發(fā)研制生產(chǎn)的一種高科技設(shè)備，主要用于各種紙張、印后紙張、鋁箔紙等材料的壓花、分切及復(fù)卷，廣泛地應(yīng)用于印前、印后紙張等材料的深加工工業(yè)。壓花形式為氣壓式臥壓輥壓花，花紋深度一致；花輥可根據(jù)需要隨時(shí)更換花型；收放卷有采用磁粉離合器及制動器方式，也有采用變頻器控制的方式，操作十分簡便，整機(jī)張力高度恒定控制。鋁箔紙壓花機(jī)整機(jī)參見圖1。

圖1 鋁箔紙壓花機(jī)外形圖

2 壓花工藝原理
原料為圓柱狀鋁箔紙壓花卷材安裝到放卷輥上，卷材通過雕花滾筒模具的壓制，將事先要求的圖案壓在鋁箔紙上，然后通過收卷輥收卷成為圓柱形成品。成品卷取采取的方式是通過臺達(dá)DOPA58CSTD觸摸屏來設(shè)置初始力矩（放卷變頻器以及收卷變頻器），然后依靠PLC（臺達(dá)DVP16ES00R）編程設(shè)計(jì)規(guī)劃好的程序來檢測線速度以及收放卷卷徑的大小，通過卷徑的不同變化來改變給定變頻器的速度控制信號，補(bǔ)償卷徑變化引起的力矩變化，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩成品卷曲。收卷變頻器和放卷變頻器工作在轉(zhuǎn)矩控制模式，壓花變頻器工作在開環(huán)矢量模式。原理示意圖如圖2所示。

圖2 卷取原理示意

      3 臺達(dá)力矩變頻電氣設(shè)計(jì)
      客戶處的鋁箔紙壓花機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的最高線速度160米/分，臺達(dá)推出的VE系列變頻器功能和性能上完全能夠?qū)崿F(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制，通過調(diào)整參數(shù)以后機(jī)器已經(jīng)能夠正常運(yùn)行，并且效果讓客戶也很滿意。
     3.1 電機(jī)規(guī)格
      力矩放卷電機(jī)：ABB QABP160M6A 380V/17.9A/5-50HZ恒轉(zhuǎn)矩50-100恒功率/7.5kw，電機(jī)風(fēng)扇380VAC，電機(jī)軸端編碼器+12V/A/B/512ppr。壓花電機(jī)：曲阜金升電機(jī) 380V/11.5A/50HZ/5.5KW/4極/5-50HZ恒轉(zhuǎn)矩50-100恒功率，電機(jī)風(fēng)扇380VAC
      力矩收卷電機(jī)：ABB QABP132M4A 380V/7.5KW/15.8A/50HZ/5-50HZ恒轉(zhuǎn)矩50-100恒功率，電機(jī)風(fēng)扇380VAC，電機(jī)軸端編碼器+12V/A/B/512ppr。
      3.2 臺達(dá)恒轉(zhuǎn)矩傳動控制系統(tǒng)配置
      臺達(dá)觸摸屏DOPA58CSTD；
      PLC臺達(dá)DVP16ES00R（配套擴(kuò)展4DA/4AD模塊）；
      放卷變頻器VFD075V43A-2（配套制動電阻780W/75ohm）；
      收卷變頻器VFD075V43A-2（配套制動電阻780W/75ohm）；
      壓花變頻器VFD055V43A-2（配套制動電阻520W/100ohm）。
      3.3電氣原理設(shè)計(jì)
      電氣原理參見圖3：電氣接線圖。

圖3 電氣接線圖

      4 VE系列變頻器力矩控制參數(shù)
      4.1變頻器參數(shù)的設(shè)置過程
      （1）收卷變頻器的參數(shù)設(shè)置
      將變頻器帶空電機(jī)作VF運(yùn)行，并且察看電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（輸出電壓/輸出電流/實(shí)際轉(zhuǎn)速）：

將變頻器指令頻率設(shè)置到50hz，察看r狀態(tài)為+1490rpm。
將電機(jī)參數(shù)寫入到變頻器對應(yīng)參數(shù)：

做電機(jī)自整定，并且將控制方式更改為向量控制FOC+PG，運(yùn)行看是否正常；
電機(jī)動態(tài)整定后電機(jī)參數(shù)如下表：

調(diào)整控制方式并且從0-50hz運(yùn)轉(zhuǎn)，察看電機(jī)狀態(tài)正常（輸出電壓/輸出電流/電機(jī)轉(zhuǎn)速）

控制方式改為轉(zhuǎn)矩控制TQR+PG，并且調(diào)整相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)以及外部端子功能：

（2）放卷變頻器的參數(shù)設(shè)置
將變頻器帶空電機(jī)作VF運(yùn)行，并且察看電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（輸出電壓/輸出電流/實(shí)際轉(zhuǎn)速）：

將變頻器指令頻率設(shè)置到50hz，察看r狀態(tài)為+995rpm。
將電機(jī)參數(shù)寫入到變頻器對應(yīng)參數(shù)：

做電機(jī)自整定，并且將控制方式更改為向量控制FOC+PG，運(yùn)行看是否正常；
電機(jī)動態(tài)整定后電機(jī)參數(shù)如下表：

調(diào)整控制方式并且從0-50hz運(yùn)轉(zhuǎn)，察看電機(jī)狀態(tài)正常（輸出電壓/輸出電流）：

調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)以及外部端子功能：

      如果運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)力矩不足問題，可以將參數(shù)05-25改為2。
      4.2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)紀(jì)錄（線速度設(shè)定為160）
      （1）收卷卷徑最小時(shí)（76mm）：

（2）收卷卷徑最大時(shí)（1000mm）：

      根據(jù)測試數(shù)據(jù)，不論是控制收卷，放卷還是壓花的變頻器，在滿卷和空卷的整個(gè)工作的過程中，輸出電流都在變頻器額定電流以內(nèi)，母線電壓也處于很安全的范圍，變頻器應(yīng)該能夠長期工作。

      5 結(jié)束語
      經(jīng)過長期運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，VE變頻器在功能和性能上完全能夠滿足鋁箔紙壓花機(jī)的力矩控制要求；力矩控制無論在啟動，停止還是在運(yùn)行過程中輸出都非常穩(wěn)定，無抖動現(xiàn)象，效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目具有在紙張、紡織、線材等卷取類設(shè)備電氣傳動領(lǐng)域推廣應(yīng)用前景。

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