汇川在复卷机中的应用

第1页共5页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。第2页共5页1#放料编码器编码器2#收料M2M1PGPGPGMD330压辊MD330PGAI1DI5DI4DI3DI2DI1DI1DI2DI3DI4DI5编码器相张力传感器（张力反馈）（收放切换）（故障复位）（反转）（正转）（正转）（反转）（故障复位）（卷径复位）（线速反馈）RS485RS485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。第3页共5页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。第4页共5页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、参数配置功能码参数名称2#收料(3.7KW)1#放料(3.7KW)备注F0-01控制方式11闭环矢量控制F0-02命令源选择11端子控制F0-03主频率源X选择80PID给定F0-10最大频率5050F0-12上限频率5050由最大线速度决定F0-14下限频率00F0-17加速时间160.1F0-18减速时间110.1减速停车时有效F1-01额定功率3.7KW3.7KW按电机铭牌设F1-02额定电压380V380V按电机铭牌设F1-03额定电流8.8A8.8A按电机铭牌设F1-04额定频率50HZ50HZ按电机铭牌设F1-05额定转速1460(4P)1460(4P)按电机铭牌设F2-00速度环比例增益13570可直接用出厂值F2-01速度环积分时间10.50.3可直接用出厂值F2-03速度环比例增益25070可直接用出厂值F2-04速度环积分时间20.510.3可直接用出厂值F2-11编码器脉冲数10001000F4-00DI1端子功能选择11正转运行F4-01DI2端子功能选择238F4-02DI3端子功能选择99故障复位F4-03DI4端子功能选择350F4-04DI5端子功能选择30(脉冲输入)2F4-15AI1最大输入10VF4-16AI1最大输入对应设定100F4-30PULSE(脉冲)输入最大频率2.65KHZ2.65KHz最大线速度时的脉冲频率F5-02RELAY1输出选择22F5-04DO1输出选择10F6-03启动频率0.05F6-04启动频率保持时间0.5F6-05启动直流制动电流70F6-06启动直流制动时间1F6-10停车方式00（0为减速停车）F6-11停机直流制动起动频率0.5F6-13停机直流制动电流50第5页共5页F6-14停机直流制动时间2FA-00PID给定源0FA-01PID键盘给定通讯更改FA-02PID反馈源40(AI1)FA-03PID作用方向0(正作用)0(正作用)FA-05比例增益P10（需跟据实际调节）FA-06积分时间I0.2（需跟据实际调节）FA-07微分时间D0FA-08采样周期0.01FA-09偏差极限1FA-10微分限副5FD-00波特率6(19200BPS)6(19200BPS)FD-01数据格式0(无校验)0(无校验)FD-02本机地址56FE-00调节起始线速度8FE-01线速度调节滤波时间5FH-00张力控制模式2FH-03机械传动比2按实际值设定FH-10卷径计算方法选择0FH-11最大卷径700按实际值设定FH-12卷轴直径100FH-13初始卷径源0FH-17卷径滤波时间5SFH-18卷径当前值PLC和变频器控制用于观察FH-27线速度输入源5FH-28最大线速度200FH-29卷径计算最低线速度10FH-30线速度实际值FH-41比例增益P217（需跟据实际调节）FH-42积分时间I20.8（需跟据实际调节）FH-43微分时间D20FH-44PID调整依据2FH-49张力调节限副50%FH-50张力调节偏置50%