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台達VE變頻器在吹膜機收卷上張力控製應用

中達電通股份有限公司
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基本介紹:
    目(mu)前(qian)部(bu)分(fen)吹(chui)膜(mo)機(ji)收(shou)卷(juan)機(ji)構(gou)的(de)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)是(shi)使(shi)用(yong)力(li)矩(ju)電(dian)機(ji)來(lai)實(shi)現(xian)的(de),這(zhe)種(zhong)形(xing)式(shi)控(kong)製(zhi)不(bu)穩(wen)定(ding),時(shi)間(jian)長(chang)了(le)會(hui)變(bian),需(xu)要(yao)重(zhong)新(xin)調(tiao)整(zheng),特(te)別(bie)是(shi)大(da)型(xing)的(de)收(shou)卷(juan)機(ji)構(gou)變(bian)動(dong)更(geng)大(da),不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)。我(wo)們(men)推(tui)薦(jian)VE係列變頻器配合張力傳感器,來滿足自動調節收卷張力的要求。本文主要介紹吹膜機收卷機構特性,以及台達VE係列變頻器如何在吹膜機收卷機構上實現張力控製。

設備介紹:
一、收卷機構原理:

1、張力檢測輥
    此(ci)輥(gun)是(shi)控(kong)製(zhi)薄(bo)膜(mo)收(shou)卷(juan)時(shi)提(ti)供(gong)合(he)理(li)的(de)張(zhang)力(li)反(fan)饋(kui)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)件(jian),薄(bo)膜(mo)的(de)張(zhang)力(li)通(tong)過(guo)張(zhang)力(li)輥(gun)兩(liang)端(duan)軸(zhou)承(cheng)下(xia)方(fang)的(de)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce),檢(jian)測(ce)的(de)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)轉(zhuan)換(huan)變(bian)成(cheng)4~20mA的仿真量信號,VE係列變頻器通過ACI端子接收該信號,利用自身的PID功能調節控製收卷電機的轉速,以保證適當的收卷張力。

2、展平輥
    使薄膜展平,消除薄膜在拉伸應力作用下產生的一些縱向皺紋。

3、壓緊輥
    zaishoujuanjigoudeqianmianzhuangyouyigekeyigaibianweizhidegenzonggun,qizhuyaozuoyongshijiangbomoyakaozaishoujuanzhouxinshang,yiyidingyalijiechushoujuan,shibomoxunsudipingzhengzhuandaoshoujuanzhouxinshang,shixianpingzhengshoujuandemude,yijijiezhugenyajingunduishoujuanliaoshijiayidingdeyali,jishipaichushoujuanshimocengjiandekongqi,shishoujuanliaojinmi。

4、分切機構
    吹出的薄膜若不是製作成塑料袋,就會分切成兩組薄膜再收卷。

5、收卷輥
    收卷輥由VE係xi列lie變bian頻pin器qi驅qu動dong電dian機ji來lai傳chuan動dong,收shou卷juan速su度du的de控kong製zhi係xi統tong與yu前qian端duan的de拉la伸shen機ji構gou的de驅qu動dong係xi統tong連lian接jie,與yu吹chui膜mo出chu料liao的de拉la伸shen機ji構gou線xian速su度du同tong步bu,利li用yong張zhang力li檢jian測ce輥gun的de張zhang力li信xin號hao反fan饋kui到dao變bian頻pin器qi,實shi現xianPID調節控製收卷張力。

二、控製薄膜的張力對收卷質量的影響 

    為wei了le牽qian引yin薄bo膜mo,並bing將jiang其qi卷juan到dao收shou卷juan芯xin上shang,必bi須xu給gei薄bo膜mo施shi加jia一yi定ding拉la伸shen使shi其qi張zhang緊jin的de牽qian引yin力li,其qi中zhong張zhang緊jin薄bo膜mo的de力li即ji為wei張zhang力li。通tong常chang由you於yu薄bo膜mo的de材cai料liao厚hou度du、寬度及性能不同,選用的收卷方式也有不同,張力的大小也需要調整。 

    收卷張力的大小直接影響產品收卷的質量及效率。張力過大,收卷過緊,薄膜容易產生皺紋甚至拉斷;張zhang力li不bu足zu,帶dai入ru膜mo層ceng的de空kong氣qi量liang過guo多duo,收shou卷juan料liao薄bo膜mo的de密mi度du小xiao,薄bo膜mo容rong易yi在zai裏li麵mian產chan生sheng軸zhou向xiang滑hua移yi及ji嚴yan重zhong的de錯cuo位wei,以yi致zhi造zao成cheng卷juan邊bian不bu齊qi。分fen切qie時shi放fang卷juan軸zhou若ruo產chan生sheng大da幅fu度du擺bai動dong,會hui影ying響xiang分fen切qie薄bo膜mo的de質zhi量liang。所suo以yi收shou卷juan機ji構gou必bi須xu具ju有you良liang好hao的de張zhang力li控kong製zhi係xi統tong。

三、收卷輥的控製係統原理 

    使用VFD-VE可以使用兩種方式實現張力恒定,一種是速度模式+張力死循環,另一種是力矩模式+張力開環。力矩模式+張力開環優點是不需要張力檢測信號,缺點是效果會受限於力矩控製精度,在要求較高場合比較建議使用速度模式張力死循環。

    本(ben)案(an)例(li)收(shou)卷(juan)輥(gun)的(de)控(kong)製(zhi)是(shi)速(su)度(du)模(mo)式(shi)下(xia),以(yi)牽(qian)引(yin)輥(gun)速(su)度(du)作(zuo)前(qian)饋(kui)並(bing)以(yi)張(zhang)力(li)回(hui)授(shou)作(zuo)輔(fu)助(zhu),通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)主(zhu)牽(qian)引(yin)與(yu)收(shou)卷(juan)的(de)速(su)度(du)差(cha)相(xiang)對(dui)恒(heng)定(ding)實(shi)現(xian)張(zhang)力(li)恒(heng)定(ding)控(kong)製(zhi)。但(dan)薄(bo)膜(mo)收(shou)卷(juan)時(shi),收(shou)料(liao)卷(juan)直(zhi)徑(jing)D會增大,如果收卷輥的轉速n不變,根據V=π*D*n,收卷線速度V會增大,所以要維持速度差恒定而控製張力恒定,收卷輥的收卷轉速n必須隨著收料卷的直徑增大而減小,否則會引起收卷張力的遞增,造成膜卷的內鬆外緊,外層薄膜把內層薄膜壓皺,影響收卷質量。

    收卷輥的控製方案:張力傳感器直接檢測張力,VE變頻器實施PID張力調節控製。
    
    張力傳感器安裝在張力檢測輥的軸承下麵,將檢測到的薄膜張力轉換成仿真量信號,送到VE變頻器中,使之與原設定的張力信號比較後,進行PIDjisuan,ranhoujiangdechudesuoxuyaodeshuchupinlvsongdaoshoujuandianji,dadaokongzhishoujuangunzhuansu,yijimanzuzhanglikongzhideyaoqiu。zhezhongfangandeyoudianshikongzhijingdugao,dongtaixingnenghao,shiyongfanweiguang。

1、係統配置:



2、控製原理圖:


應用規劃及效果:
1、控製方式選擇:
    牽引段:V/F控製+編碼器 (Encoder)(VFPG),目的是保證與吹膜出料端保持一定的穩定拉伸速度;
    收卷段:FOC向量控製+編碼器 (Encoder)(FOCPG), 目的是保證電機轉速恒定以實現精準張力控製。隨著收卷直徑變大,自動調整收卷時的力矩,達到穩定收卷時的拉伸力。

    應用客戶為廣東中山某塑料機械廠的大型吹膜機,該設備高約15米,最大吹膜寬度2.5米,可以吹出三層材料的塑料膜,收料機用了2台3.7KW的VE型變頻器做收卷張力控製。

2、試機效果:
    靜態時,若PID目標值設定7.00kg,PID回授基本能穩定在6.9~7.2kg之間;
    動態時,若牽引軸設定10Hz,收卷軸PID目標值設定7.00kg,PID回授基本能穩定約在7.0~7.4kg之間波動,收卷軸輸出頻率約在20~21Hz之間波動;
    若牽引軸設定20Hz,收卷軸PID目標值設定7.00kg,PID回授基本能穩定約在7.1~7.6之間波動,收卷軸輸出頻率約在40~48Hz之間波動。

總之:

    1、薄膜收卷的質量主要受薄膜收卷張力的影響,因此收卷輥的張力控製係統是該設備的一個關鍵所在;
    2、薄膜的收卷質量還受其它因素的影響,如薄膜的材料、溫度、性質(如彈塑性)以及薄膜厚度的均勻性等等的影響,因此,設定的收卷張力必須與薄膜的這些特性相適應;
    3、薄膜收卷時的張力衰減及張力補償也是影響收卷質量的重要因素;
    4、為了保證張力檢測的準確性,建議在使用前,收卷機構的張力檢測輥必須在高於最大生產速度125倍的速度下,進行動平衡處理,減少轉動過程中產生張力檢測的波動,影響變頻器的PID運算和控製;
    5、目前該張力係統當牽引軸輸送速度較高時,有點超調,但收卷效果能滿足要求,同時客戶也不希望收卷張力低於目標值;
    6、經過連續3天的試機生產,收卷效果顯著滿足客戶要求。

 
 
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