中達電通股份有限公司         李 強

 

摘    要：本文主要介紹了分條機的用途、工藝要求、控製方式
、控製難點以及實現的方法、調試過程。重點介紹了如何用台達V係列的變頻器實現張力控製。應用V係列變頻器實現轉矩控製時應該注意的調試步驟
、過程及參數的設定。

關 鍵 字：台達機電  分條機  張力控製  變頻器

 

    膠帶、保護膜生產設備主要包括各種膠粘製品及無膠紙類

、布類
、皮革類、多種塑料製品類物料的上膠
、多層貼合、分條、複卷
、分切、衝型機械等。其中分條機在生產過程中根據不同需要對材料進行切邊、分切等。其中分條機（圖1）主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)將(jiang)寬(kuan)幅(fu)卷(juan)材(cai)分(fen)切(qie)成(cheng)窄(zhai)幅(fu)卷(juan)材(cai)。分(fen)條(tiao)工(gong)藝(yi)包(bao)括(kuo)放(fang)卷(juan)和(he)收(shou)卷(juan)兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)。放(fang)卷(juan)和(he)收(shou)卷(juan)的(de)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)是(shi)分(fen)條(tiao)機(ji)的(de)關(guan)鍵(jian)自(zi)動(dong)化(hua)環(huan)節(jie)。本(ben)案(an)例(li)的(de)方(fang)案(an)特(te)點(dian)是(shi)在(zai)原(yuan)有(you)電(dian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)選(xuan)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)實(shi)現(xian)收(shou)放(fang)卷(juan)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)，達(da)到(dao)了(le)理(li)想(xiang)的(de)效(xiao)果(guo)
，在(zai)原(yuan)來(lai)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)提(ti)高(gao)了(le)機(ji)器(qi)工(gong)作(zuo)性(xing)能(neng)，使(shi)機(ji)器(qi)在(zai)高(gao)速(su)運(yun)轉(zhuan)中(zhong)更(geng)趨(qu)穩(wen)定(ding)，操(cao)作(zuo)方(fang)便(bian)
，安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)，耐(nai)用(yong)性(xing)強(qiang)，減(jian)輕(qing)了(le)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)。

    係統方案參見係統控製框圖（圖2）。設備主體選用台達機電係列（表1）

    收放卷工藝要求恒張力控製。張力的給定通過張力控製器。張力控製器控製的原理是通過檢測收卷的線速度計算卷徑
，負載轉距=F*D/2（F為設定張力，D為當前卷徑）
，因此當設定了張力的大小，因為當前卷徑通過計算已得知，所以負載轉矩就可以算出來了。張力控製器能夠輸出標準的0~10V的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)

，對(dui)應(ying)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)額(e)定(ding)轉(zhuan)矩(ju)。所(suo)以(yi)我(wo)們(men)用(yong)該(gai)模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)接(jie)入(ru)變(bian)頻(pin)器(qi)，選(xuan)擇(ze)轉(zhuan)矩(ju)給(gei)定(ding)。這(zhe)樣(yang)在(zai)整(zheng)個(ge)收(shou)卷(juan)的(de)動(dong)態(tai)過(guo)程(cheng)中(zhong)，能(neng)夠(gou)保(bao)證(zheng)張(zhang)力(li)的(de)恒(heng)定(ding)。

    在變頻器轉矩模式下，對速度進行限製。在張力控製模式下
，不論直流電機、交流電機

還hai是shi伺si服fu電dian機ji都dou要yao進jin行xing速su度du的de限xian製zhi，否fou則ze當dang電dian機ji產chan生sheng的de轉zhuan距ju能neng夠gou克ke服fu負fu載zai轉zhuan矩ju而er運yun行xing時shi，會hui產chan生sheng轉zhuan動dong加jia速su度du，而er使shi轉zhuan速su不bu斷duan的de增zeng加jia，最zui終zhong升sheng速su到dao最zui高gao速su
，就jiu是shi所suo謂wei的de飛fei車che。如ru圖tu2中所示，收放卷的速度是通過主軸B係列變頻器的模擬量輸出AFM而進行限定的。也就是將主軸B係列的變頻器上3-05（模擬信號輸出選擇）參數設定為03（頻率指令輸出）,如圖3所示。將該信號分別接到收放卷變頻器的模擬量輸入端口上，作為頻率給定和上限頻率的設定信號。

零速張力控製要求。當收放卷以0Hz運行時，電機的輸出軸上有一定的張力輸出，且

可ke調tiao。該gai要yao求qiu主zhu要yao是shi防fang止zhi當dang收shou放fang卷juan運yun轉zhuan當dang中zhong停ting車che
，再zai啟qi動dong時shi能neng夠gou保bao證zheng收shou放fang卷juan的de盤pan頭tou不bu會hui鬆song掉diao。在zai該gai控kong製zhi係xi統tong中zhong，可ke以yi通tong過guo調tiao整zheng張zhang力li控kong製zhi器qi上shang的de初chu始shi張zhang力li設she定ding而er達da到dao要yao求qiu。

 

1.恒張力控製的原理。

duiyushoufangjuanguochengzhonghengzhanglikongzhideshizhishixuyaozhidaofuzaizaiyunxingdangzhongjuanjingdebianhua，yinweijuanjingdebianhua，daozhiweileweichifuzaideyunxing
，xuyaodianjideshuchuzhuanjuyaogensuizhejuanjingdebianhuaerbianhua。duiyuV係列變頻器而言，因為能夠做轉矩控製，因此能夠完成收卷恒張力的控製。V係列變頻器提供了三路模擬量輸入端口
，AUI、AVI、ACI。這三路模擬量輸入口能夠定義為多種功能
，因此，可以任選一路作為轉矩給定，另外一路作為速度限製。0~10V對應變頻器輸出0~電機額定轉矩，這樣通過調整0~10V的電壓就能夠完成恒張力的控製。而對於分條機
，計算卷徑的部分是通過張力控製器來計算的，當然用PLC架構來實現也是沒有問題的。也就是說，可以通過在人機或文本上設定張力，通過PLC計算卷徑，T=F*D/2，所以可以算出需要電機輸出的轉矩大小

，通過模擬量輸出接到V係列變頻器的轉矩給定端就可以了。

2.同步轉速計算。

因為我們知道變頻器工作在低頻時,交流異步電機的特性不好,激活轉矩低而且非線性因此在收卷的整個過程中要盡量避免收卷電機工作在2HZ以下。因此收卷電機有個最低速度的限製。對於四極電機而言其同步轉速計算如下:

n1=60f1/p=>n1=1500r/min=>2HZ/50HZ=N/1500=>n=60rpm/min

（f1-為額定頻率、p-為極對數、n1-同步轉速）

3.限速運行。

當達到最大卷徑時,可以求出收卷整個過程中運行的最低速：

V=π*D*n/i=>Vmin=3.14*1.2*60/9=25.12m/min

張力控製時,要對速度進行限製,否則會出現飛車，因此要限速運行。

4.張力及轉矩的計算。

如果F*D/2=T/i（F--張力
、D--卷徑、T--轉距、i--減速

比）,=>F=2*T*i/D對於3.7KW的交流電機,其額定轉矩的計算如下:

T=9550*P/n=>T=24.88N.m所以Fmax=2*24.88*9/0.6=74.64N

（T-電機的額定轉距

、P-電機的額定功率
、n-為電機的額定轉速）

 

1將驅動器的所有參數恢複成出廠值。

2將電機軸與負載脫開。

3將電機額定電壓01-02、電機額定頻率參數01-01、分別正確填入數值。

4將參數05-00設定為1，然後按Keypad RUN的命令
，此時立即執行電機的自動整定。執行約2min的時間（功率越大，要將加減速時間設定長一些）。

5執行後檢查05-02、05-06~05-09
、05-12、05-16~19參數是否已自動將測量的數據填入，若沒有請再次設定05-00參數，RUN一次。

   將運行方式設定為麵板啟動

，頻率給定方式為麵板給定。運行方式為V/F+PG將頻率設

定成10Hz,然後運行
，觀察變頻器是否會報PG報警，如果報PG報警，則將10-01設定為1（原來為0，反之設定為0），然後斷電重新上電。再次按運行按鈕

，確保變頻器不再報警
，同時按Mode鍵
，切換置顯示運行頻率，觀察運行頻率是否在10Hz上下波動

，確保閉環矢量運行調試完成。

1主軸VFD037B43A參數設定。

  01-00-----------50       最大操作頻率

  01-01-----------50       最大電壓頻率

  02-00-----------1        第一頻率來源（AVI）

  02-01-----------1        第一運轉指令來源（外部端子啟動）

  03-05-----------3        頻率指令輸出

  2收放卷VFD037V43A參數設定。

  00-04----------40        觀察上限頻率

  00-20----------2         頻率指令來源(外部模擬量輸入)

  00-21----------1         運轉指令來源（外部端子啟動）

  01-00----------50        最大操作頻率

  01-01----------50        最大電壓頻率

  00-12----------1         第一加速時間

  00-13----------1         第一減速時間

  03-00----------4         AVI上限頻率限定

  03-02----------1         轉距給定

  03-09----------110       模擬量輸入增益（AVI）

  03-11----------200       模擬量輸入增益（AUI）

  10-00----------1024      編碼器線數

  10-01----------1         編碼器方向

    當應用V係(xi)列(lie)變(bian)頻(pin)器(qi)做(zuo)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)時(shi)

，一(yi)定(ding)要(yao)考(kao)量(liang)控(kong)製(zhi)介(jie)質(zhi)能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)張(zhang)力(li)範(fan)圍(wei)。保(bao)證(zheng)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)的(de)範(fan)圍(wei)不(bu)能(neng)太(tai)小(xiao)，一(yi)般(ban)張(zhang)力(li)範(fan)圍(wei)在(zai)幾(ji)百(bai)牛(niu)頓(dun)甚(shen)至(zhi)更(geng)大(da)時(shi)，用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)做(zuo)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)是(shi)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)的(de)需(xu)要(yao)的(de)。如(ru)果(guo)張(zhang)力(li)範(fan)圍(wei)太(tai)小(xiao)
，是(shi)無(wu)法(fa)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)進(jin)行(xing)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)的(de)。因(yin)為(wei)低(di)轉(zhuan)距(ju)、小負載時，V係(xi)列(lie)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)還(hai)是(shi)不(bu)是(shi)非(fei)常(chang)好(hao)
，將(jiang)轉(zhuan)距(ju)調(tiao)到(dao)非(fei)常(chang)小(xiao)時(shi)，電(dian)機(ji)運(yun)轉(zhuan)不(bu)是(shi)很(hen)平(ping)穩(wen)。所(suo)以(yi)在(zai)做(zuo)類(lei)似(si)的(de)應(ying)用(yong)時(shi)還(hai)是(shi)要(yao)了(le)解(jie)清(qing)楚(chu)客(ke)戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)，以(yi)免(mian)無(wu)法(fa)達(da)到(dao)客(ke)戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)。

 

［1］VFD-V使用手冊.台達

［2］VFD-B使用手冊.台達

［3］任禮維,林瑞光.電機與拖動基礎.浙江大學出版社