關鍵詞：艾默生TD3300變頻器 表麵處理生產線 調試 張力
一
、初始方案介紹
表麵處理生產線是對布匹
、廣告紙等材料表麵塗一層特殊的化學材料的過程
，整條生產線都使用的是艾默生的TD3000係列變頻器，在生產線的最後環節－收卷，使用的是艾默生TD3300變頻器。生產線的後半段環節工藝圖（牽引三和收卷一
、二）如圖1所示：


1、 牽引三的變頻器為TD3000 5.5KW，控製4KW電機，減速比為35
，牽引輥為300mm
；
2、 收卷一、二為TD3300 11KW變頻器，控製11KW電機，電機額定轉矩為70N.m，Ie＝24.8A，兩台收卷電機輪流工作；
3
、 收卷條件：
4、 卷徑變化範圍：216～1500mm
張力變化：200牛～1800牛
減速比：43
按照以上要求，計算出收卷時需要最小轉矩為：
Tmin＝Dmin×Fmin/（i×1000）＝216×200÷43÷1000＝1
，
變頻器輸出轉矩為：1/70＝1.45％，
最大時變頻器輸出轉矩為：Tmax＝Dmax×Fmax/i/Tn＝89.7％；
按照計算出來的轉矩變化，範圍大，而且在最小轉矩時，所需轉矩太小，而TD3300變(bian)頻(pin)器(qi)，作(zuo)開(kai)環(huan)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)時(shi)，實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)
，轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)的(de)精(jing)度(du)比(bi)矢(shi)量(liang)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)要(yao)低(di)得(de)多(duo)，我(wo)們(men)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)要(yao)求(qiu)轉(zhuan)矩(ju)最(zui)小(xiao)輸(shu)出(chu)達(da)到(dao)10％以上
，而且要求Tmax/Tmin最好小於7，從cong這zhe一yi方fang麵mian考kao慮lv，使shi用yong開kai環huan張zhang力li控kong製zhi很hen難nan實shi現xian這zhe種zhong工gong況kuang下xia的de控kong製zhi。綜zong合he分fen析xi現xian場chang的de工gong況kuang，因yin無wu法fa實shi現xian轉zhuan矩ju控kong製zhi，由you於yu還hai裝zhuang有you一yi個ge張zhang力li傳chuan感gan器qi，可ke以yi考kao慮lv作zuo速su度du模mo式shi下xia的de張zhang力li閉bi環huan控kong製zhi。
二

、 方案修改
修改後的方案如下圖2所示：


速度模式下的張力閉環控製
，為矢量變頻器普通速度模式下作PID閉環控製，頻率指令由PID輸(shu)出(chu)調(tiao)節(jie)量(liang)和(he)同(tong)步(bu)匹(pi)配(pei)指(zhi)令(ling)疊(die)加(jia)構(gou)成(cheng)

，在(zai)此(ci)方(fang)案(an)中(zhong)，避(bi)免(mian)了(le)因(yin)轉(zhuan)矩(ju)變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)過(guo)大(da)而(er)無(wu)法(fa)控(kong)製(zhi)的(de)局(ju)麵(mian)，同(tong)時(shi)，由(you)於(yu)頻(pin)率(lv)指(zhi)令(ling)由(you)同(tong)步(bu)匹(pi)配(pei)指(zhi)令(ling)和(he)PID調節輸出疊加，可以減少PID的調節量。
同步匹配頻率指令的計算方程式：
f＝（V×p×i）/（D×π）
V－材料線速度
P－電機極對數
i－機械傳動比
D－卷筒的卷徑
變頻器的運行頻率：
f1＝f＋△f
△f為PID調節輸出量
卷徑計算：厚度積分法
根據材料的厚度按照卷筒旋轉的圈數進行卷徑累加（收卷）或遞減（放卷），因每層隻有一圈
，設定每層圈數為1
，計圈的方法通過編碼器（PG）獲得，材料變化時
，通過總線通訊由觸摸屏直接修改材料厚度參數。
線速度信號：
通過前級牽引艾默生TD3000變頻器的AO1模擬端子輸出信號給艾默生TD3300變頻器的AI2模擬輸入端子，調整AO1的增益和零偏，保證模擬量和線速度的對應關係。
三、調試過程
按照係統設計接線完畢後，開始調試過程。
1、 張力反饋裝置的調整：
測試張力傳感器的曲線
，在調整之前
，其傳感器的輸出範圍0～2V
，對應張力為0～2000N，考慮到其變化範圍太小
，不好控製，聯係三菱公司的技術人員對傳感器做了一定的調整。主要是擴大輸出範圍為0～10V對應0～2000N。
2、 線速度信號一致性的調整：
計算最大線速度：
Lmax＝N×D×π/（i×60）＝1470×0.3×3.14/（35×60）＝40米/秒
艾默生TD3300變頻器設置：FC.03=40 最大線速度
艾默生TD3000變頻器設置：F6.08=0 運行頻率輸出
F6.10=－1.00％ AO1零偏
F6.11=1.1 AO1增益
適當調整艾默生TD3000變頻器的AO1輸出零偏和增益，保證艾默生TD3000變頻器運行在50HZ時
，
其AO1端子輸出為20mA，通過艾默生TD3300變頻器AI2顯示為10V
，在零頻運行時，艾默生TD3300
顯示0V。由於考慮到係統需要進行點動控製（此時TD3000不運行
，隻運行收卷變頻器），
設置AO1輸出偏移－1.0％
，使得在牽引三不運行的情況下
，能保證收卷有較小的線速
度輸入，在全線啟動前進行點動控製，將多餘的布先卷起來。
3、 電機自學習：
係統中牽引、shoujuanbianpinqidouweigaoxingnengdeshiliangkongzhibianpinqi，weibaozhengxitongdekongzhijingduhexingneng，zaizhengchangshiyongzhiqian，yaoqiuyaojinxingdianjicanshudezibianshi，zaizuocanshuzibianshishi，jiangdianjisuodaidejiansuxiangtuoli。




4、 其他參數的設定
根據係統的方案，設定的參數如下所示：


設置加減速時間為1S，保證收卷變頻器能夠快速響應

，及時跟蹤牽引變頻器的輸出。同時
，設置牽引艾默生TD3000變頻器的加減速時間為120S，使其變化比較緩慢，保證係統在加減速過程中的穩定性。
（2）
、張力控製參數設定


變bian頻pin器qi工gong作zuo在zai速su度du模mo式shi下xia的de張zhang力li閉bi環huan控kong製zhi，張zhang力li設she定ding通tong過guo參can數shu數shu字zi設she定ding，也ye可ke以yi通tong過guo總zong線xian通tong訊xun由you觸chu摸mo屏ping直zhi接jie修xiu改gai此ci參can數shu值zhi。卷juan徑jing來lai源yuan采cai用yong厚hou度du積ji分fen法fa，材cai料liao厚hou度du為wei0.18mm，在後期根據材料的變化，再通過觸摸屏修改此參數。
（3）
、過程PID控製參數


（4）、通訊參數


整個係統通過總線通訊控製
，變頻器的起停信號、收卷之前的變頻器的頻率給定都由觸摸屏設定，PPO模式選擇為3。
5

、 係統調試
在調試過程中，主要出現了兩個問題
，困擾了很長時間：
（1）
、設置參數後
，在運行過程中，每隔一段時間（大約3分鍾）就出現一次很大的波
動，張力值從設定由穩定的4V跳到在0V～10V之間波動。首先懷疑的是PI參數
沒有調整好，反複地修改兩組PI參數，包括采樣時間TI、偏差極限
，都是效果
不明顯，無法解決問題。接下來懷疑設備的機械問題，和信遠的朱工一起檢查設
備的機械情況，看是否有機械上麵的原因
，導致運行過程中出現周期性的波動，
結果也是一無所獲。後直接將采樣時間設定為0，再次運行時，周期性的波動完
全消除，觀察了半小時，係統都能穩定運行

，證實此問題已經解決。設置為0代
表的是實時采樣

，係統響應的速度更快。
（2）、在低速運行正常後
，一到大卷徑高速階段，就出現了收卷跟不上牽引的情況
，導
致材料鬆下來。出現這一情況時
，重點檢查了張力反饋、收卷變頻器的參數設定
，
發現轉矩限定設置為8％了，將此參數改為100％後正常。轉矩限定設定為10％，
那麼在變頻器運行到大卷徑高速段後，出現變頻器輸出轉矩到達限定值，無法滿
足負載轉矩的需求，因而出現轉速跟蹤不上。而設定這一參數的原因是在開始試
機時，為防止將布匹拉斷，而實際的輸出轉矩基本在5％以下
，因而設定轉矩限
定為10％。
四
、收獲
通過這一次的TD3300調試，對艾默生TD3300變(bian)頻(pin)器(qi)各(ge)種(zhong)控(kong)製(zhi)的(de)原(yuan)理(li)和(he)調(tiao)試(shi)方(fang)法(fa)有(you)了(le)一(yi)個(ge)深(shen)刻(ke)的(de)認(ren)識(shi)

，對(dui)自(zi)己(ji)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)的(de)提(ti)高(gao)起(qi)了(le)很(hen)大(da)的(de)作(zuo)用(yong)，同(tong)樣(yang)也(ye)對(dui)今(jin)後(hou)的(de)調(tiao)試(shi)工(gong)作(zuo)有(you)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)指(zhi)導(dao)作(zuo)用(yong)。

關於艾默生網絡能源
艾默生網絡能源是Emerson所屬業務品牌(紐約證券交易所股票代碼：EMR)，是“關鍵業務全保障”的全球領導者，為客戶關鍵業務設施運行提供保障
，是客戶定製、高適應性和可靠性解決方案的可信賴供應商。擁有業界最大的全球服務係統，為通信網絡、數據中心、醫療保健中心和工業設施提供全方位的、不斷創新的電源、精密製冷、連接和嵌入式產品和服務。
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、工業自動化
、環境優化技術及家電和工具等領域為客戶提供創新性的解決方案。公司在2006財年的銷售額達201億美元。
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