兩(liang)個(ge)電(dian)機(ji)或(huo)更(geng)多(duo)個(ge)電(dian)機(ji)的(de)同(tong)步(bu)及(ji)聯(lian)動(dong)問(wen)題(ti),是(shi)生(sheng)產(chan)中(zhong)經(jing)常(chang)需(xu)要(yao)的(de)一(yi)種(zhong)應(ying)用(yong),由(you)於(yu)生(sheng)產(chan)中(zhong)通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)調(tiao)速(su)已(yi)經(jing)做(zuo)的(de)很(hen)多(duo),雙(shuang)變(bian)頻(pin)電(dian)機(ji)或(huo)多(duo)變(bian)頻(pin)電(dian)機(ji)是(shi)否(fou)就(jiu)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)同(tong)步(bu)及(ji)聯(lian)動(dong),而(er)無(wu)需(xu)更(geng)換(huan)成(cheng)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)?
1, 機械剛性連接,這是最直接的方法,可通過機械同軸、機械凸輪開關組合實現。但這個涉及到機械結構設計的允許,而多軸機械凸輪開關組的成本不低。
2, 變頻器同速指令的開環“同步”,一個變頻器一拖二,或相同的電位器 - 電壓指令給多個變頻器的同速指令,由於電位器或電流、電dian壓ya的de模mo擬ni量liang精jing度du較jiao低di,這zhe種zhong同tong速su指zhi令ling本ben身shen的de精jing度du不bu高gao,更geng何he況kuang各ge個ge電dian機ji的de負fu載zai可ke能neng不bu同tong,電dian機ji實shi際ji速su度du的de滯zhi後hou,最zui終zhong的de結jie果guo是shi各ge個ge電dian機ji實shi際ji速su度du有you偏pian差cha,即ji使shi很hen小xiao,時shi間jian累lei積ji下xia相xiang互hu位wei置zhi越yue來lai越yue偏pian,而er無wu法fa同tong步bu。
3, 變頻器 PG 卡 + 增量編碼器信號反饋的同步,在歐日中高端變頻器中已經設置此項功能,有變頻電機附加增量編碼器信號,反饋給 PG 卡(ka),由(you)此(ci)內(nei)部(bu)做(zuo)反(fan)饋(kui)位(wei)置(zhi)同(tong)步(bu)對(dui)比(bi),調(tiao)整(zheng)變(bian)頻(pin)器(qi)速(su)度(du)輸(shu)出(chu)量(liang)值(zhi),而(er)達(da)到(dao)同(tong)步(bu)。確(que)實(shi)此(ci)類(lei)同(tong)步(bu)已(yi)經(jing)是(shi)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)位(wei)置(zhi)同(tong)步(bu)了(le),但(dan)是(shi)一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)需(xu)要(yao)中(zhong)高(gao)檔(dang)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi),並(bing)配(pei)置(zhi) PG 卡,成本較高;另ling一yi方fang麵mian增zeng量liang脈mai衝chong信xin號hao對dui於yu變bian頻pin器qi內nei部bu的de逆ni變bian過guo程cheng中zhong的de諧xie波bo抗kang幹gan擾rao較jiao差cha,常chang有you丟diu脈mai衝chong而er失shi位wei,或huo停ting電dian刹sha車che後hou的de兩liang個ge電dian機ji慣guan性xing不bu一yi致zhi,位wei置zhi出chu現xian偏pian差cha,增zeng量liang編bian碼ma器qi沒mei有you位wei置zhi“停電記憶”能力,而使“同步”不再可能。
有沒有即經濟又方便,而且能確保雙電機或多電機“同步”的實現?為此,我們提出了絕對值編碼器信號反饋給 PLC ,控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)速(su)度(du)調(tiao)整(zheng)的(de)同(tong)步(bu)糾(jiu)偏(pian)方(fang)案(an),並(bing)進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)實(shi)驗(yan)演(yan)示(shi)。這(zhe)種(zhong)同(tong)步(bu)演(yan)示(shi)常(chang)常(chang)在(zai)展(zhan)會(hui)上(shang)看(kan)到(dao)由(you)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)做(zuo)出(chu),而(er)此(ci)次(ci)我(wo)們(men)選(xuan)擇(ze)了(le)最(zui)普(pu)通(tong)的(de)變(bian)頻(pin)電(dian)機(ji)演(yan)示(shi)。
一. 配置
兩個普通變頻電機 + 渦輪蝸杆減速箱,電機功率 0.25KW ,沒有安裝電磁刹車;
兩個台達最經濟的變頻器;
兩個絕對值編碼器,上海精浦機電兩個絕對值編碼器GMX425, Canopen 信號,國產品牌 GEMPLE 價格低;
基於一個最經濟的國產化小型 PLC(深圳矩形N80) ,並按我公司要求配置 Can 接口及參數定製的 PFC80 同步控製器。
輸入:編碼器 Can 信號,上行下行指令,輸出:電機啟、停、正反轉,兩路模擬量給變頻器調速。
國產 3.5 寸觸摸屏,設置位置及輸出電流。
二. 工作原理
――編碼器安裝於渦輪蝸杆減速箱低速端上,與機械輸出軸同軸,減速箱背隙誤差被排除;這種標準的渦輪蝸杆減速箱低速端都有兩麵輸出軸,可一麵給機械輸出,一麵給編碼器。如圖所示。
――兩個編碼器信號以 Can 總線接入 PLC ,地址 01 , 64 ,波特率 500KHz;
―― PLC 接收兩個絕對值編碼器信號,做絕對值位置同步對比,同時輸出兩路 4―20mA (或 0-10V )分別給兩個變頻器;
――變頻器獲得的速度指令即模擬量信號,是 PLC 根據兩個編碼器絕對位置比較後,根據位置偏差計算給出的,以保證兩個電機的絕對位置在偏差範圍內。
――停車位置,電機提前位置多點連續減速,至停車點前速度基本一致,停車位置由絕對值編碼器保證,準確位置停車、同步,並不受停電後位置移動影響。
三. 實驗演示
電機較高速(大於 100Hz )向前運行一段,同步停止,反向返回;
電機中速( 50Hz 左右)向前運行,同步停止,反向返回;
電機較低速(小於 50Hz )向前運行,同步停止,反向返回。
循環重複以上運行。視頻見附件。
實驗情況彙總:
1. 由you於yu沒mei有you安an裝zhuang刹sha車che,在zai高gao速su運yun行xing段duan初chu時shi調tiao試shi時shi停ting車che位wei置zhi較jiao難nan一yi致zhi,但dan在zai增zeng加jia減jian速su點dian多duo級ji減jian速su後hou,調tiao試shi出chu到dao刹sha車che時shi速su度du基ji本ben一yi致zhi,再zai停ting車che,位wei置zhi重zhong複fu性xing好hao,停ting車che位wei置zhi同tong步bu。
2. 中速段基本同步。
3. 低速段隻用了一點位置減速,停車位置反而不及高速段多級減速重複性好。
4. 對於電機位置、速(su)度(du)反(fan)饋(kui)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi),控(kong)製(zhi)原(yuan)理(li)接(jie)近(jin)伺(si)服(fu)原(yuan)理(li),但(dan)是(shi)由(you)於(yu)減(jian)速(su)及(ji)停(ting)車(che)時(shi)的(de)力(li)矩(ju)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)控(kong)製(zhi),是(shi)依(yi)賴(lai)於(yu)慣(guan)性(xing)阻(zu)力(li),故(gu)此(ci)同(tong)步(bu)的(de)速(su)度(du)響(xiang)應(ying)及(ji)停(ting)車(che)位(wei)置(zhi)無(wu)法(fa)與(yu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi),但(dan)由(you)於(yu)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)絕(jue)對(dui)值(zhi)位(wei)置(zhi)反(fan)饋(kui)閉(bi)環(huan)中(zhong),偏(pian)差(cha)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)在(zai)一(yi)個(ge)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei)。速(su)度(du)響(xiang)應(ying)及(ji)精(jing)度(du)對(dui)於(yu)大(da)部(bu)分(fen)的(de)生(sheng)產(chan)應(ying)用(yong)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu),尤(you)其(qi)是(shi)流(liu)水(shui)線(xian)多(duo)電(dian)機(ji)同(tong)步(bu),及(ji)機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)設(she)備(bei)的(de)多(duo)電(dian)機(ji)同(tong)步(bu)。
四. 說明及意義
1. 從原理上講,對於電機 2 台還是 2 台以上的同步及聯動,控製原理是一樣的,就是增加多路編碼器反饋及輸出電流。同樣,對於單變頻電機的速度、位置可做雙閉環控製,實現電子凸輪開關的較高精度的定位控製。
2. 編碼器選擇 Can 總線,是為了說明其可連接多個編碼器實現多路控製,如果隻是兩路同步,也可選擇其他形式的信號,例如 GEMPLE 簡單經濟的 RS485 ,或 SSI (歐係變頻器 PG 卡較多選用 SSI 信號,做雙路同步)。
3. 這(zhe)種(zhong)基(ji)於(yu)絕(jue)對(dui)值(zhi)編(bian)碼(ma)器(qi)信(xin)號(hao)反(fan)饋(kui)的(de)同(tong)步(bu)原(yuan)理(li),與(yu)選(xuan)擇(ze)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)變(bian)頻(pin)電(dian)機(ji)相(xiang)關(guan)不(bu)大(da),當(dang)然(ran)如(ru)果(guo)選(xuan)用(yong)有(you)力(li)矩(ju)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi),速(su)度(du)響(xiang)應(ying)及(ji)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)效(xiao)果(guo)更(geng)好(hao)。
4. 編碼器 -PLC- 變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)信(xin)號(hao)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu),確(que)定(ding)了(le)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)不(bu)高(gao),同(tong)步(bu)響(xiang)應(ying)及(ji)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)與(yu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)不(bu)高(gao),但(dan)始(shi)終(zhong)在(zai)一(yi)個(ge)絕(jue)對(dui)值(zhi)偏(pian)差(cha)範(fan)圍(wei)內(nei),能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)大(da)部(bu)分(fen)對(dui)於(yu)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)不(bu)是(shi)很(hen)高(gao),但(dan)始(shi)終(zhong)在(zai)一(yi)個(ge)偏(pian)差(cha)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)情(qing)況(kuang)。
5. 生(sheng)產(chan)中(zhong)選(xuan)用(yong)電(dian)機(ji)配(pei)渦(wo)輪(lun)蝸(wo)杆(gan)減(jian)速(su)箱(xiang)的(de)使(shi)用(yong)很(hen)普(pu)遍(bian),這(zhe)種(zhong)同(tong)步(bu)原(yuan)理(li)對(dui)於(yu)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)很(hen)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian),從(cong)而(er)減(jian)少(shao)停(ting)工(gong)重(zhong)建(jian)及(ji)人(ren)力(li)的(de)損(sun)失(shi),簡(jian)單(dan)快(kuai)速(su)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)改(gai)造(zao)。
6. 應用舉例:起重門機大車同步糾偏,起重雙吊鉤(或多吊鉤)同步,流水線輸送帶及機械動作同步,包裝機械連續動作同步,等等。