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台达变频器力矩控制在铝箔纸压花机上的应用

台达变频器力矩控制在铝箔纸压花机上的应用

2008/5/14 12:54:00
      1 引言
      铝箔纸压花机是针对纸张深加工而开发研制生产的一种高科技设备,主要用于各种纸张、印后纸张、铝箔纸等材料的压花、 分切及复卷 ,广泛地应用于印前、印后纸张等材料的深加工工业。压花形式为气压式卧压辊压花 ,花纹深度一致; 花辊可根据需要随时更换花型;收放卷有采用磁粉离合器及制动器方式,也有采用变频器控制的方式,操作十分简便,整机张力高度恒定控制。铝箔纸压花机整机参见图1。

图1 铝箔纸压花机外形图


      2 压花工艺原理
      原料为圆柱状铝箔纸压花卷材安装到放卷辊上,卷材通过雕花滚筒模具的压制,将事先要求的图案压在铝箔纸上,然后通过收卷辊收卷成为圆柱形成品。成品卷取采取的方式是通过台达DOPA58CSTD触摸屏来设置初始力矩(放卷变频器以及收卷变频器),然后依靠PLC(台达DVP16ES00R)编程设计规划好的程序来检测线速度以及收放卷卷径的大小,通过卷径的不同变化来改变给定变频器的速度控制信号,补偿卷径变化引起的力矩变化,实现恒转矩成品卷曲。收卷变频器和放卷变频器工作在转矩控制模式,压花变频器工作在开环矢量模式。原理示意图如图2所示。

图2 卷取原理示意


      3 台达力矩变频电气设计
      客户处的铝箔纸压花机设计时的最高线速度160米/分,台达推出的VE系列变频器功能和性能上完全能够实现恒转矩控制,通过调整参数以后机器已经能够正常运行,并且效果让客户也很满意。
     3.1 电机规格
      力矩放卷电机:ABB QABP160M6A 380V/17.9A/5-50HZ恒转矩50-100恒功率/7.5kw,电机风扇380VAC,电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。 压花电机:曲阜金升电机 380V/11.5A/50HZ/5.5KW/4极/5-50HZ恒转矩50-100恒功率,电机风扇380VAC
      力矩收卷电机:ABB QABP132M4A 380V/7.5KW/15.8A/50HZ/5-50HZ恒转矩50-100恒功率,电机风扇380VAC,电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。
      3.2 台达恒转矩传动控制系统配置
      台达触摸屏DOPA58CSTD;
      PLC台达DVP16ES00R(配套扩展4DA/4AD模块);
      放卷变频器VFD075V43A-2(配套制动电阻780W/75ohm);
      收卷变频器VFD075V43A-2(配套制动电阻780W/75ohm);
      压花变频器VFD055V43A-2(配套制动电阻520W/100ohm)。
      3.3电气原理设计
      电气原理参见图3:电气接线图。

 图3 电气接线图

      4 VE系列变频器力矩控制参数
      4.1变频器参数的设置过程
      (1)收卷变频器的参数设置
      将变频器带空电机作VF运行,并且察看电机运行状态(输出电压/输出电流/实际转速):

      将变频器指令频率设置到50hz,察看r状态为+1490rpm。
      将电机参数写入到变频器对应参数:

      做电机自整定,并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG,运行看是否正常;
      电机动态整定后电机参数如下表:

      调整控制方式并且从0-50hz运转,察看电机状态正常(输出电压/输出电流/电机转速)

      控制方式改为转矩控制TQR+PG,并且调整相应的转矩参数以及外部端子功能:

      (2)放卷变频器的参数设置
      将变频器带空电机作VF运行,并且察看电机运行状态(输出电压/输出电流/实际转速):

      将变频器指令频率设置到50hz,察看r状态为+995rpm。
      将电机参数写入到变频器对应参数:

      做电机自整定,并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG,运行看是否正常;
      电机动态整定后电机参数如下表:

      调整控制方式并且从0-50hz运转,察看电机状态正常(输出电压/输出电流):

      调整相应的参数以及外部端子功能:

      如果运转过程中出现力矩不足问题,可以将参数05-25改为2。
      4.2 运转状态纪录(线速度设定为160)
      (1)收卷卷径最小时(76mm):

      (2)收卷卷径最大时(1000mm):

      根据测试数据,不论是控制收卷,放卷还是压花的变频器,在满卷和空卷的整个工作的过程中,输出电流都在变频器额定电流以内,母线电压也处于很安全的范围,变频器应该能够长期工作。

      5 结束语
      经过长期运行设备运行稳定,VE变频器在功能和性能上完全能够满足铝箔纸压花机的力矩控制要求;力矩控制无论在启动,停止还是在运行过程中输出都非常稳定,无抖动现象,效果达到设计要求,项目具有在纸张、纺织、线材等卷取类设备电气传动领域推广应用前景。

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