西驰变频器在分切机上的应用

摘  要    本文介绍基于深圳西驰H8系列高性能矢量变频器在分切机设备上的应用方案及调试时应注意的问题，由于它具有良好的转矩特性和免维护性能，已经越来越多地被用于金属加工、电缆、包装和印刷行业

关键词    分切机   变频器   张力控制

1 前言

    近几年我国的金属加工、造纸业及印刷包装行业取得了飞速的发展，面临着前所未有巨大机遇，但相对于世界先进的设备，也面临着巨大的挑战。生产设备的生产能力非常强大，但我们的产品基本处于中低端市场。主要的原因是技术条件的限制。目前为至，大量的分切机上仍旧使用磁粉制动器来进行收放卷张力控制，限制了设备的运行速度，也浪费了能源，而且由于磁粉本身的使用寿命的原因，造成了故障率较高的情况。

深圳西驰公司推出的张力控制变频器，可以进行恒张力控制，并且可以控制张力锥度，保证收卷后各层形状均匀，而且极大的提高了分切机的运行速度。

2 分切机介绍

    分切机是一种将宽幅金属片、纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，常用于金属薄膜、造纸机械及印刷包装机械。分切机的简易示意图如图1所示。

                                              图一

    分切机的传统控制方案是利用一台大电机来来驱动收放卷的轴，在收放卷轴上加有磁粉离合器，通过调节磁粉离合器的电流来控制其所产生的阻力，来控制材料表面的张力。

    磁粉离合器及制动器是一种特殊的自动化执行元件，它是通过填充于工作间隙的磁粉传递扭矩，改变励磁电流可以改变磁粉的磁性状态，进而调节传递的扭矩。可用于从零开始到同步速度的无级调速，适用于高速段微调及中小功率的调速系统。还用于用调节电流的方法调节转矩以保证卷绕过程中张力保持恒定的开卷或复卷张力控制系统。

    其主要的特点是磁粉离合器作为一个阻力装置，通过系统控制，来输出一个直流电压，控制磁粉离合器产生的阻力。主要的优势是其为被动装置，可以控制较小的张力。其主要的缺点是速度不能高，高速运行时易造成磁粉高速磨擦，产生高温，造成磁粉离合器发热进而缩短其寿命。

 3  深圳西驰变频器在分切机上的控制框图：

方案说明：

    使用深圳西驰通用矢量型变频器T810驱动压辊，控制分切机的运行速度，它可以工作在开环矢量工作方式。主速度一般可以用电位器来调整。AO1端口作为运行频率的输出，作为放卷变频器、上、下收卷变频器的线速度给定。放卷变频器及收卷变频器要使用深圳西驰张力专用型变频器H8系列。此种变频器均需要工作在闭环矢量方式，工作在张力开环模式。

    深圳西驰H820变频器是一种可以实现恒张力控制的变频器，可以通过变频器内部的计算，获得材料的卷径，通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制。深圳西驰变频器可以通过设置系统惯量补偿、摩擦补偿及材料惯量补偿可以补偿由于系统惯量、磨擦阻力及材料惯量引起的起动或加速过程中速度不均匀的情况，获得非常平稳的张力控制效果。方案简易，调试简单。而且恒张力控制基本不受速度的影响，可以实现高速分切。

			GND

                    图二

因为矢量控制变频器的转矩控制精度为额定转矩的5%以上，所以当控制的张力过小时，在空卷时变频器应输出小的转矩，比较困难。

参数配置情况：

主牵引驱动变频器（H810）：

F0-01：0（无速度传感器矢量控制）

F0-02：1（端子命令）

F0-04：2（AI1输入）

F5-07：0（运行频率）

自学习等调试步骤本文省略，请参考其他深圳西驰的技术文档。

放卷变频器（H820）：

AI2作为张力反馈信号

F0-01：0（无速度传感器矢量控制）

F0-02：1（端子命令）

F0-11：1（AI1输入）

A0-00（力矩控制模式）：1（张力开环方式）

A0-01（张力设定源）：2（AI2，可根据现场实际需要设置）

A0-05（转矩方式下正向的Zui大频率）：（按实际需求设置）

A0-06（转矩方式下反向的Zui大频率）：（按实际需求设置）

A0-07（转矩控制方式下加速时间）：（按实际需求设置）

A0-08（转矩控制方式下加速时间）：（按实际需求设置）

A9-15（收放卷控制模式）：2（放卷模式）

收卷变频器（H820）：

F0-01：0（无速度传感器矢量控制，有编码器时为1）

F0-02：1（端子命令）

F0-11：1（AI1输入）

A0-00（力矩控制模式）：1（张力开环方式）

A0-01（张力设定源）：（可根据现场实际需要设置）

A0-05（转矩方式下正向的Zui大频率）：（按实际需求设置）

A0-06（转矩方式下反向的Zui大频率）：（按实际需求设置）

A0-07（转矩控制方式下加速时间）：（按实际需求设置）

A0-08（转矩控制方式下加速时间）：（按实际需求设置）

A9-15（收放卷控制模式）：1（收卷模式）

A9-16（收卷模式选择）：1（收卷模式）

调试情况说明：

    利用深圳西驰变频器作分切机控制时，建议使用电机直接拖动主轴的方式而无需安装减速装置。主要原因是变频器控制张力时控制量Zui终为变频器的输出转矩，转矩为张力与卷径的乘积，在空卷时，输出转矩为Zui小。如果减速比为N，折算到变频器上转矩为转矩/N，若小于电机额定转矩的5%，则控制的不够准确。

    在调试时，首先将收放卷的三个变频器的闭环或者开环矢量方式调试正常，否则没法完成后续的转矩控制。在此过程中，Zui常遇到的问题是编码器信号没有输入、旋转编码器A、B方向接反、编码器脉冲数输入不正确。这几种问题的表现形式主要是运行速度和输入速度偏差较大或者电机低速蠕动而且运行电流与实际空载电流相差较大。

    放卷控制中变频器实际上只是提供一个反向的拉紧力，所以其控制精度要求不高。调试相对简单。关于零速时的反向拉紧，深圳西驰变频器可以提供两种选择，一个是允许反向拉紧功能，表现形式是在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器可控制电机一直将材料拉紧，避免刚开始运行时由于材料松驰而造成的速度冲击，将材料拉断。另外一种选择为不允许反向收紧，在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器没有力矩输出。材料可能会松驰，但可避免断料时的飞车情况。

    深圳西驰H8系列变频器在转矩控制模式下，可以自动计算卷径，在卷径变化时自动调节速度大小以便仍然能够获得张力的效果   

        结束语

    因为用变频器来控制分切机的收放卷控制克服了磁粉固有的弱点，使得高速分切的控制成为了现实，而且大大提高了设备的可靠性，从成本上并没有过多的增加，所以越来越多的客户开始采用变频器来实现分切机控制。Zui后效果见下图。