引言

涂布設(shè)備生產(chǎn)線主要是用于塑料薄膜、紙類(lèi)、電化鋁、布料及皮革等的上膠涂布與復(fù)合加工，將成卷的基材涂上一層特定功能的膠、涂料或油墨等，并烘干后收卷。它廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)包裝領(lǐng)域，主要的技術(shù)指標(biāo)：

(1)高可靠性，高控制精度，確保涂布效果高度均勻；

(2)整機(jī)同步性能要求高；

(3)高速不停機(jī)自動(dòng)換卷，提高生產(chǎn)效率；

(4)收放卷的張力控制要求穩(wěn)定可靠，確保卷曲效果良好，無(wú)廢料；

(5)安全高效。

該涂布機(jī)生產(chǎn)線為江蘇某機(jī)械有限公司設(shè)計(jì)制造，主要用于生產(chǎn)OPP和PET薄膜。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整機(jī)共采用了24臺(tái)藍(lán)海華騰變頻器，功率范圍為0.75kw到30kw，兩臺(tái)收卷張力控制變頻器功率為7.5kw，兩臺(tái)放卷張力控制變頻器功率為11kw。藍(lán)海華騰張力控制變頻器優(yōu)異的性能確保了整機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，得到了客戶的認(rèn)可。

涂布機(jī)工藝

涂布機(jī)生產(chǎn)線電氣系統(tǒng)主要是雙工位放卷、放卷牽引輥、涂膠輥、拉布輥、穩(wěn)速輥、收卷牽引輥、雙工位收卷、風(fēng)機(jī)等工藝環(huán)節(jié)組成。該涂布機(jī)的整機(jī)最大速度為300m/min，并且收放卷自動(dòng)換卷的線速度不低于250m/min。

涂布機(jī)生產(chǎn)線圖

影響到涂布機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品效果的主要環(huán)節(jié):

(1)整機(jī)同步：PLC控制速度同步，從放卷經(jīng)過(guò)各傳動(dòng)點(diǎn)，最后到收卷，從最低速到最高速，確保各傳動(dòng)點(diǎn)的速度經(jīng)過(guò)微調(diào)后達(dá)到一致；

(2)牽引張力控制：拉布輥和穩(wěn)速輥都配有張力反饋裝置，采用變頻器內(nèi)部的PID功能進(jìn)行張力閉環(huán)控制，調(diào)整PID參數(shù)，確保張力的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)；

(3)收放卷張力控制：采用變頻器內(nèi)置張力控制功能，自動(dòng)進(jìn)行卷徑計(jì)算和張力錐度控制，同時(shí)觀察張力顯示儀的張力值，調(diào)整到適合生產(chǎn)材料的張力曲線；

(4)自動(dòng)換卷：在放卷將放完或收卷將收滿的時(shí)候，待換卷變頻器進(jìn)入預(yù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，PLC控制自動(dòng)接膜機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、接膜等操作。

自動(dòng)接膜機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

藍(lán)海華騰涂布機(jī)方案

系統(tǒng)由9臺(tái)電機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)控制，其中，分別為放卷（V6-T-T8）2臺(tái)、放卷牽引（V5-H）1臺(tái)、涂膠輥（V5-H）1臺(tái)、拉布輥（V6-H）1臺(tái)、穩(wěn)速輥（V5-H）1臺(tái)、收卷牽引（V5-H）1臺(tái)、收卷（V6-T-T8）2臺(tái)構(gòu)成，其中放卷、拉布輥和穩(wěn)速輥都是帶張力反饋的閉環(huán)張力控制，收卷為張力開(kāi)環(huán)控制。

方案說(shuō)明：

1)PLC給定主速度，通過(guò)D/A模塊將主速度信號(hào)同時(shí)給到放卷牽引輥、涂膠輥、拉布輥、穩(wěn)速輥、收卷牽引輥，放卷速度由放卷牽引變頻器的運(yùn)行頻率通過(guò)AO給定，收卷速度由收卷牽引變頻器的運(yùn)行頻率通過(guò)AO給定；

2)張力閉環(huán)控制環(huán)節(jié)如放卷、拉布輥、穩(wěn)速輥的張力控制由變頻器內(nèi)部完成，通過(guò)目標(biāo)張力值和反饋張力值進(jìn)行比較，經(jīng)PID計(jì)算得到微調(diào)頻率，疊加主速度作為輸出頻率，快速響應(yīng)張力變化；

3)收卷采用無(wú)需張力反饋的恒張力控制模式，內(nèi)置了卷徑計(jì)算、系統(tǒng)慣量補(bǔ)償、材料慣量補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ?，使張力在整機(jī)加速、減速、恒速都能保證張力恒定；

4)收放卷的張力控制變頻器內(nèi)置了自動(dòng)換卷功能，通過(guò)預(yù)驅(qū)動(dòng)功能，可在高速實(shí)現(xiàn)不停機(jī)換卷；

5)觸摸屏人機(jī)界面交互控制，通過(guò)觸摸屏可實(shí)時(shí)設(shè)定當(dāng)前整機(jī)線速度、收放卷張力等，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前整機(jī)的狀態(tài)參數(shù)，如卷徑值、實(shí)際張力、實(shí)際速度、接膜的翻轉(zhuǎn)角度、擺桿位置等。

現(xiàn)場(chǎng)電氣柜如圖及變頻器控制系統(tǒng)方案如下：

電氣柜圖

藍(lán)海華騰變頻器控制系統(tǒng)方案圖

方案優(yōu)勢(shì)

早期的涂布機(jī)控制采用磁粉制動(dòng)器、力矩電機(jī)、PLC和通用變頻器等方式，但存在控制效果不佳、張力控制器和PLC成本較高等問(wèn)題。隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)海華騰張力控制變頻器結(jié)合了電機(jī)矢量轉(zhuǎn)矩控制性能和張力行業(yè)專(zhuān)用特點(diǎn)，在涂布機(jī)上應(yīng)用體現(xiàn)出如下的優(yōu)勢(shì)：

(1)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、成本低：節(jié)約PLC的硬件成本和軟件開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)省去了張力控制器；

(2)整機(jī)響應(yīng)速度提高：以前變頻器的速度和轉(zhuǎn)矩指令都是通過(guò)PLC和張力控制器轉(zhuǎn)換后，給到變頻器執(zhí)行，存在響應(yīng)的滯后，新的系統(tǒng)變頻器內(nèi)部采用高速32位DSP處理器，響應(yīng)速度大大提高；

(3)收卷效果良好：內(nèi)置的張力動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和張力錐度功能，避免菜心式不良收卷；

收卷現(xiàn)場(chǎng)圖

(4)內(nèi)置自動(dòng)換卷：實(shí)現(xiàn)高速不停機(jī)自動(dòng)換卷，節(jié)省人工，提高效率；

(5)安全性高：生產(chǎn)中出現(xiàn)斷線時(shí)，卷曲軸會(huì)出現(xiàn)“飛車(chē)”，無(wú)需外加檢測(cè)裝置，變頻器能自動(dòng)檢測(cè)并緊急停機(jī)；

(6)卷徑計(jì)算精度高：內(nèi)置的卷徑精度達(dá)到0.1mm，誤差在5mm以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控見(jiàn)下圖；

上位機(jī)監(jiān)控界面圖

(7)PID自適應(yīng)功能：成熟高效的PID控制算法，適應(yīng)能力強(qiáng)，換卷時(shí)擺桿能迅速回到平衡位置。

藍(lán)海華騰變頻器基于矢量技術(shù)平臺(tái)，性能優(yōu)異，并結(jié)合中國(guó)的張力控制行業(yè)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)的張力控制變頻器更加貼近用戶需求?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，藍(lán)海華騰張力控制變頻器完全滿足涂布機(jī)生產(chǎn)線的控制要求.

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