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丹佛斯FC302系列驅(qū)動(dòng)器在真空鍍膜機(jī)上的應(yīng)用

時(shí)間:2011-11-02 15:37:31來(lái)源:caijuan

導(dǎo)語(yǔ):?懸浮式高真空卷繞式鍍膜機(jī)是包裝工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其卷繞控制對(duì)張力精度、加減速時(shí)間要求都很高。

  摘要:懸浮式高真空卷繞式鍍膜機(jī)是包裝工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其卷繞控制對(duì)張力精度、加減速時(shí)間要求都很高。丹佛斯FC302系列伺服性能驅(qū)動(dòng)器加上新一代MCO305高速運(yùn)動(dòng)控制器,能以分布式的方式實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)速檢測(cè)和卷徑計(jì)算,并提供高精度的轉(zhuǎn)矩控制,很好地滿足了真空鍍膜機(jī)的卷繞控制要求。本文就丹佛斯FC302系列驅(qū)動(dòng)器在真空鍍膜機(jī)上的應(yīng)用加以詳細(xì)論述。

  關(guān)鍵詞:中心卷繞張力控制

  引言:懸浮式高真空卷繞式鍍膜機(jī)的卷繞控制要求高精度的轉(zhuǎn)矩控制,以前一般采用直流驅(qū)動(dòng),但是隨著交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在逐步采用交流永磁同步伺服電機(jī)或交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。丹佛斯FC302系列驅(qū)動(dòng)器具有伺服級(jí)的驅(qū)動(dòng)性能,驅(qū)動(dòng)交流異步電機(jī)也有實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩控制,為這個(gè)行業(yè)提供了一種易用的解決方案,用戶只需要設(shè)置幾個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù),就能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求,操作和調(diào)試也非常簡(jiǎn)便。

  一、懸浮式高真空卷繞式鍍膜機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu):

  放卷轉(zhuǎn)向?yàn)檎?/p>

  放卷轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)

  圖1、高真空卷繞式鍍膜機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

  圖1為3驅(qū)動(dòng)懸浮式高真空卷繞式鍍膜機(jī)的典型傳動(dòng)結(jié)構(gòu),其中:

  M1為冷卻輥,直徑恒定,由一臺(tái)FC302驅(qū)動(dòng),冷輥的速度即為鍍膜的線速度。

  M2為收卷輥,中心卷繞,直徑逐步變大,由一臺(tái)FC302驅(qū)動(dòng),提供收卷張力。

  M3為放卷輥,中心卷繞,直徑逐步變小,由一臺(tái)FC302驅(qū)動(dòng),提供放卷張力。

  冷卻輥和收卷輥的轉(zhuǎn)向是固定的,但是放卷輥由于卷筒卷繞方向不同,工作時(shí)有正、反兩種轉(zhuǎn)向,對(duì)應(yīng)反、正兩種轉(zhuǎn)矩。

  真空鍍膜機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn):

  1.由于真空室狹小,無(wú)法安裝張力檢測(cè)裝置,所以收、放卷張力完全要靠收、放卷驅(qū)動(dòng)的電機(jī)直接控制。因此收、放卷驅(qū)動(dòng)器都工作于轉(zhuǎn)矩工作模式。對(duì)于較輕較薄的材料,收卷還必須有張力錐度功能。

  2.由于工藝方面的原因,起主傳動(dòng)作用的冷卻輥上沒有壓輥,因此冷卻輥只能靠摩擦力帶動(dòng)薄膜;收、放卷張力相差較大時(shí),薄膜很容易在冷卻輥上打滑。如何防止打滑是驅(qū)動(dòng)控制方面的難題。

  二、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu):

  圖2、電氣自控系統(tǒng)示意圖

  收卷用丹佛斯FC302+MCO305,MCO305上有主、從兩個(gè)編碼器接口,主編碼器接口信號(hào)來(lái)自冷卻輥電機(jī)編碼器,負(fù)責(zé)采集線速度信號(hào);從編碼器信號(hào)來(lái)自本機(jī)電機(jī)編碼器,采集本機(jī)轉(zhuǎn)速,并作磁通矢量控制的反饋源。

  放卷的配置與控制方法與收卷的基本相同。

  冷卻輥控制相對(duì)比較簡(jiǎn)單,主要負(fù)責(zé)恒線速度控制與計(jì)米。

  PLC負(fù)責(zé)一般的數(shù)字邏輯控制,所有計(jì)算全部在運(yùn)動(dòng)控制器MCO305內(nèi)完成。運(yùn)動(dòng)控制器MCO305的詳細(xì)資料請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)[2]。

  卷徑計(jì)算:

  根據(jù)線速度相同原理:

  可以推算收卷卷徑和放卷卷徑。

  收卷張力錐度控制:

  有了當(dāng)前卷徑值,和張力錐度設(shè)定值,就能計(jì)算當(dāng)前張力。張力與卷徑的關(guān)系如圖3所示,當(dāng)張力錐度為0時(shí),張力保持恒定不變,相當(dāng)于恒張力控制;當(dāng)張力錐度為100%時(shí),卷徑每增大1倍,張力就下降一半,相當(dāng)于恒轉(zhuǎn)矩控制。

  計(jì)算公式如下:

  圖3、張立錐度曲線

  其中:D為當(dāng)前卷徑

  Dmin為最小卷徑

  Tap為張力錐度

  Tref為追小卷徑時(shí)的張力錐度參考值

  當(dāng)Tap=0時(shí),Ttap=Tref

  當(dāng)Tap=1時(shí),Ttap=

  加減速轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩:

  為了實(shí)現(xiàn)高精度的張力控制,程序中還必須加入摩擦轉(zhuǎn)矩和加減速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。

  加速轉(zhuǎn)矩Tβ=β×J

  其中,β為角加速度;

  轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=

  三、結(jié)束語(yǔ):

  現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行證明丹佛斯FC302驅(qū)動(dòng)器+MCO305運(yùn)動(dòng)控制器的解決方案完全能夠滿足真空鍍膜機(jī)的卷繞控制要求。整機(jī)加減速速度超過原來(lái)的控制方式,大大減少了原材料的浪費(fèi)??刂葡到y(tǒng)調(diào)試和參數(shù)設(shè)置都比較方便。最令客戶滿意的是電機(jī)可以采用比較經(jīng)濟(jì)的交流異步電機(jī),在張力控制精度要求更高的場(chǎng)合才需要升級(jí)使用交流永磁同步電機(jī)。由于FC302既能驅(qū)動(dòng)異步電機(jī),又能驅(qū)動(dòng)同步電機(jī),系統(tǒng)升級(jí)時(shí)只需簡(jiǎn)單地更換電機(jī)即可。

  參考文獻(xiàn)

  [1]FC300DesignGuide.MG33BC02.Danfoss

  [2]MCO305DesignGuide.MG33L502.Danfoss

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