富士变频器在产品定长裁断机中的速度控制

关键词：变频器、模拟量、多分部速度协调类负载 一、引言 变频器一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。其作用是改变交流电的频率，使电动机实现变速，甚至是无级变速，它可以改变输送或牵引的速度。 二、富士FRENIC-Mini变频器的主要特点 FRENIC-Mini是一种多功能新型小容量变频器。适用于横向搬运机械、裁剪机械、食品机械等多种机械装置，满足高性能化、节能化、低成本化等需求。 三、工艺要求 启动前，在文本中设定好牵引机的低、中、高与缓冲速度。并设定好所需产品的裁断长度。 裁断机是与挤出机配套使用的。当挤出机的挤出速度不定的情况下，依靠调速机架上的光电开关来调节变频器的运行速度，避免牵引机对产品挤出过程中的拉伸，实现速度的自动调整。（如图1） 当产品条在高、中、低速区间时，分别以各自不同的速度运行牵引电机。当牵引电机第一次上电启动时，产品条无论在哪个速度区间，都以低速启动。完成第一次裁断后，再以高、中、低速区间速度运行。当产品条超过光电开关1时，停止牵引电机运行。当产品条回落到低速区间时，以低速启动。无论在哪个区间，当编码器检测到牵引电机运行到设定缓冲长度时，变频器以缓冲速度缓慢运行。到达设定长度时，停止变频牵引，并且当产品条回落到光电开关3时，启动裁刀，裁断产品。裁断后的产品条经收料装置输送到产品台上。（如图2） 四、设计方案及系统构成 1、裁断机属于多分部（单元）速度协调类负载，是指通过被加工的工件将机械的多个分部或单元联成一个整体，各分部之间的运行速度必须维持一定的比例关系的生产线。 这类机械的负载载特性属于单象限或要求较小制动力矩的四象限运行负载。由于该类机械对变频调速控制系统的动态性能要求很高，必须采用高性能的矢量控制或直接转矩控制型通用变频器构成传动控制系统。这类机械变频调速控制时要求尽里减小运行速度受电源、负载、环境、温度变化等外界干扰的影响，以免破坏各分部间的速度协调关系；当运行过程中速度给定值变化时，实际运行速度应尽快地跟上给定值的变化。虽然多分部速度协调机械和稳速类机械的工艺要求有些相似，都要求运行速度稳定，但多分部协调机械更强调动态指标及其可靠性。根据系统的这一要求，我们选用了富士变频器。 2、裁断机牵引速度控制主要是模拟量给定方式，即通过变频器的模拟量端子从外部输入模拟里信号（电流或电压）进行给定，并通过调节模拟里的大小来改变变频器的输出频率。 模拟时给定中通常采用电流或电压信号，常见于电位器、仪表、PLC、DCS等控制回路。电流信号一般为0-20mA或4-20mA。电压信号一般为0-10V、2-10V、-10V-10V、0-5V、1-5V等。 电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电偶效应以及感应噪声等影响，抗干扰能力较电压信号强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以采用电压信号为模拟量给定居多。所以在设计过程中也做用了电压信号做模拟量给定。 3、控制系统构成（如图3） 文本：OMRON MPT002-G4P-V1 PLC：OMRON CP1H-XA40DR-A 自带4路A/D输入，2路D/A输出 VVVF：FUJI-Mini变频器 FRN0. 75E1S-4C 编码器：OMRON E6B2-CWZ6C/1000P 4、内部转换 首先，设定速度的转换。把数字量转换为模拟量。 然后，显示速度的转换。把模拟量转换为数字量。 速度对应关系如下表： 最后，裁断距离的转换。把物理量转换为数字量。 距离计算参数如下表： 当产品条牵引距离运行在880mm内，根据产品条在调速机架的不同速度区间内，控制变频器不同的运行速度，实现裁断机对应挤出机速度的自动调节。当产品条牵引距离运行到120mm内时以缓冲减速运行，到达设定裁断距离时停止变频器牵引，裁断产品条。 五、结束语 此控制方案优势在于，以前采用的多是四个光电开关实现四个速度区间的功能，此次采用三个光电开关的速度机架实现了四个速度区间的功能，节约了成本。并且使用变频器做产品定长距离的牵引比采用伺服控制系统在成本上降低了3-4倍，尺寸的精度控制在±2mm。 经过两年的实际运行，用光电调速机架控制变频器的牵引机速度，实现了产品条的薄厚匀称与产品定长。用低成本化的设备满足了用户高功能的要求，提高了成本的的竞争力。