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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