普传PI9230系列变频器在圆木旋切机上的应用

前言

近年来国内建材、家具、装潢等行业得到了空前发展，促使人造板、胶合板等制造产业快速发展，对木材旋切设备的需求也与日俱增。但纵观目前国内所使用的旋切机设备相对比较落后，自动化程度低、生产效率也低。因此，新型旋切机设备的研制成为生产企业当务之急。

经了解目前多层板生产厂家在单板生产过程中,大多采用有卡定心圆木旋切机，这种设备加工精度高，质量好。但是,由于卡心的存在，当所旋切圆木直径在200mm 左右时，就无法在有卡旋切机上加工；而且圆木直径较小时，圆木刚度降低，旋切单板质量较差，如果将剩余的木芯抛弃或加工成木工芯板,均会造成原材料的极大浪费，从而增加单板的生产成本。于是厂家普遍采用无卡圆木旋切机对剩余木芯进行再次旋切， 以使原材料得到了充分利用。本文将着重论述变频器在有卡旋切机上的应用。

一、旋切机的分类

旋切机按所加工圆木是否绕自身轴线旋转分为同心旋切和偏心旋切两类。同心旋切机又分有卡轴旋切机和无卡轴旋切机两种，有卡轴旋切机中木段由卡轴来驱动，也可由卡轴与动力防弯压辊或刺盘联合来驱动。由卡轴旋切机按卡轴对木段的夹紧方法又分为机械夹紧和液压夹紧；按木段每段的卡轴数又可分为单卡轴和双卡轴。机械夹紧的卡轴均为单卡轴；液压夹紧的轴有单卡轴和双卡轴。其中，偏心旋切可获得精美的径向花纹，但生产率比同心旋切的低。旋切机按旋切木段的尺寸可分为大、中、小型，大型旋切机可旋切木段最大长度在2m以上，木段最大直径可达1.6m；中型旋切机旋切木段长度为1-2m，木段直径在0.5-1.6m；小型旋切机旋切木段的最大长度一般在1m以下，直径在0.5m以下。

二、旋切的基本原理

旋切的一般方法是：左右卡轴夹紧木段两端并带动其旋转，安装在刀床上的旋刀刀刃平行于卡轴轴线并沿其垂直方向作进给运动，沿木段年轮方向旋切出等厚的单板无论是恒转速旋切，还是恒线速旋切，为了获得一定厚度的单板，都应使卡轴每转一转，刀床的进给量保持不变，其进给量大小等于单板的名义厚度，改变这个进给量，就可获得不同厚度的单板。

三、旋切系统描述

木工旋切机用于将圆木沿径向，刨切成厚薄均匀的整张木皮，作为制造人造胶合板的原材料。

木工旋切机由以下几部分组成：主传动电机、减速箱、压辊、进给电机、减速机、进给丝杆、被动辊以及刀床、刀床位移传感器等。

主传动电机带动压辊恒速运行，被动辊和刀床则由进给电机推动，根据圆木的实时直径（D0）和设定的木皮厚度（h）变速运行。直径越小，进给电机推动刀床的速度就越快，进给速度N=F﹙D0,h﹚，从而保证刨出的木皮厚薄均匀。

传统圆木无心旋切机的控制主要是采用T2 系列电磁调速器变频调速的方法，通过采用手动调节旋扭或用凸轮曲线调节的方式改变控制器的输入电压来改变电机的速度。这种旋切控制方法产生的板厚误差达1mm 之多。因此设计一套能够准确控制旋刀移动速度达到控制旋切板材厚度的系统就显得尤为重要。系统设计的基本思路：

(1)建立准确的数学模型;

(2)替代原有的速度控制系统，达到精确的速度控制。

四、使用普传PI9000系列变频器的优势

1、变频器采用了DSP（32 位数字信号处理器）为核心的控制单元，实现高速性能控制；

2、根据刀床位移传感器的检测数据，实时高速计算刀床进给速度，刨切木皮厚薄均匀，精度高，表面光滑；

3、切削厚度连续可设定，0.1mm 厚度误差，满足不同规格需求；

4、优异速度控制精度，低频转矩特性，良好弱磁控制；

5、自动识别电机参数，智能整定到最佳控制模式；

6、结构简单，低成本，高可靠性，安装调试简单，工人操作方便；

7、针对复杂的旋切对象，启动转矩大，确保电机在低速重切削时有强劲切削力并且出力均匀,保证旋切的平稳及高速停刀再启动工作；

8、调速范围宽，旋切速度快，生产效率高，能够满足较高出板线速度要求的场合。

五、PI9000 现场参数设置及详解

现场旋切机主电机为一台三相交流异步电动机，功率为30kW，六极，额定频率为50Hz，额定电压为380V，额定电流为60A，额定转速为980r/m，防护等级为IP44。选45KW 变频器（PI9230 045G3），采用矢量控制方式，实际运行电流在额定电流的70%左右，考虑带载启动及不同木料的负载扰动，变频器加大了两档，按调试后运行情况来看，该现场选用37KW 变频器也够用。PI9000 系列变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多重保护功能和故障信号输出，能效保证系统安全高效的运行。该现场存在木屑粉尘，注意变频器的防尘，实际使用时变频器装在电控柜内，柜子具备防尘功能。

参数设置，F0.00=0（无PG 矢量控制，需要先输入b0.00-b0.05 电机参数,b0.27 设为1 后按下RUN 键运行，进行异步电机静止自学习；然后脱开电机，b0.27 设为2 后按下PUN 键运行，进行异步电机全面自学习）

F0.11=1 （端子控制）

F0.03=2 （频率指令由模拟输入AI1 给定）

F0.13=30 (加速时间)

F0.14=30 （减速时间）

变频器控制原理图：

结束语

普传变频器在旋切机上的应用简化了传统旋切机的机械结构，消除了传统机械设备因磨损造成的误差，提高了旋切精度。提高了机械设备的效率和木材的利用率。 通过变频调速取代传统励磁调速，节能效果明显，选用时需注意变频器选型及防尘。