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1 前言
所有卷繞機都存在一個共同現象,即卷繞物在收卷過程中卷筒越卷越大,卷筒直徑也隨之增大,由線速度和轉速的關係(線速度L=轉速n*∏*D)可知如轉速n不變,隨著直徑D的增大,線速度L不(bu)斷(duan)加(jia)快(kuai),因(yin)此(ci)會(hui)造(zao)成(cheng)卷(juan)繞(rao)物(wu)拉(la)斷(duan)等(deng)不(bu)願(yuan)見(jian)到(dao)的(de)結(jie)果(guo),為(wei)滿(man)足(zu)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu),達(da)到(dao)恒(heng)線(xian)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)目(mu)的(de),我(wo)們(men)引(yin)入(ru)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)來(lai)實(shi)現(xian)。那(na)麼(me),通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)器(qi)如(ru)何(he)來(lai)實(shi)現(xian)呢(ne)?常(chang)見(jian)的(de)控(kong)製(zhi)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)放(fang)置(zhi)編(bian)碼(ma)器(qi)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)線(xian)速(su)度(du)信(xin)號(hao),當(dang)卷(juan)筒(tong)直(zhi)徑(jing)增(zeng)大(da)導(dao)致(zhi)線(xian)速(su)度(du)隨(sui)之(zhi)增(zeng)大(da),旋(xuan)轉(zhuan)編(bian)碼(ma)器(qi)檢(jian)測(ce)輸(shu)出(chu)給(gei)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)脈(mai)衝(chong)增(zeng)多(duo),通(tong)過(guo)與(yu)設(she)定(ding)脈(mai)衝(chong)數(shu)比(bi)較(jiao),控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)降(jiang)低(di),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su),達(da)到(dao)恒(heng)線(xian)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)的(de)目(mu)的(de)。
本文以台達VE係列變頻器為例,來介紹通過變頻器,是如何實現恒線速度功能的。
2 VE係列變頻器實現恒線速度功能原理
台達VE係列變頻器內含恒線速度功能的典型應用模塊,使用時,大家隻需要調用此模塊,按照模塊框圖設定好對應的參數即可。圖1為典型應用的係統硬件框圖。

圖1 典型應用的係統硬件框圖
從框圖上我們可以看到,VE係xi列lie變bian頻pin器qi所suo支zhi持chi的de恒heng線xian速su度du功gong能neng,是shi通tong過guo編bian碼ma器qi來lai檢jian測ce材cai料liao上shang的de實shi時shi線xian速su度du,從cong而er實shi現xian線xian速su度du死si循xun環huan,滿man足zu線xian速su度du恒heng定ding的de要yao求qiu。線xian速su度du的de目mu標biao值zhi,一yi般ban是shi通tong過guo電dian位wei器qi或huo者zhe通tong訊xun的de方fang式shi,在zai變bian頻pin器qi上shang設she定ding。以yi上shang方fang法fa是shi最zui常chang使shi用yong的de方fang法fa,也ye是shi最zui基ji本ben的de方fang法fa。
與其他品牌變頻器不同之處在於,台達VE係xi列lie變bian頻pin器qi的de恒heng線xian速su度du模mo式shi,在zai常chang用yong方fang法fa的de基ji礎chu上shang,引yin入ru了le材cai料liao卷juan徑jing的de因yin素su,通tong過guo優you良liang的de算suan法fa,實shi時shi計ji算suan材cai料liao卷juan徑jing,使shi在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong變bian頻pin器qi能neng夠gou更geng加jia清qing楚chu運yun行xing狀zhuang態tai,調tiao節jie更geng容rong易yi穩wen定ding,參can數shu設she定ding也ye更geng加jia容rong易yi。

圖2 係統框圖
對應係統框圖,我們來看看參數的設定步驟。
步驟一:調用恒線速度的模塊,將參數08-21設定為2。

步驟二:設定線速度命令來源08-25和08-26。

設定線速度回授來源08-27和08-37。


在恒線速度模式下,目前08-27和08-37隻支持脈衝輸入,即08-27=1,08-37=3。
由於需要將編碼器信號轉化為線速度信號,所以我們還需要設定08-40。

設定最高線速度08-38和最低線速度08-39。

步驟三:設定機械相關參數。
機械齒輪比08-23和08-24

卷徑的情況,如最大卷徑08-43,最小卷徑08-44以及當前卷徑08-54


步驟四:設定PID的相關參數



通過以上設定,我們就完成了對恒線速度功能參數的設定。
zaimouxiechanghe,kenengwufaanzhuangcailiaoshijixiansududejiancejigou,huozheshuoyouyudahuadengyuanyin,rongyichuxianfeichedengweixiandeqingkuang。weilemanzuzhezhongqingkuang,womenyekeyicaiyongkaihuandefangshi,jimeiyoushishidexiansuduhuikuixinhao,laiwanchenghengxiansududegongzuomoshi。youyutaidaVE係xi列lie變bian頻pin器qi內nei建jian有you卷juan徑jing計ji算suan功gong能neng模mo塊kuai,在zai實shi際ji運yun行xing過guo程cheng中zhong,當dang實shi際ji卷juan徑jing發fa生sheng變bian化hua時shi,我wo們men隻zhi要yao能neng夠gou準zhun確que判pan斷duan出chu現xian有you卷juan徑jing,就jiu可ke以yi調tiao整zheng輸shu出chu頻pin率lv,從cong而er達da到dao線xian速su度du恒heng定ding的de目mu的de,這zhe樣yang我wo們men就jiu可ke以yi通tong過guo開kai環huan的de方fang式shi來lai實shi現xian恒heng線xian速su度du的de運yun行xing。
目前VE內建的卷徑計算功能模塊如下:

我們能夠采用的是第一、第二、第三種模式。第二種模式,我們隻需要采用一個帶編碼器的電機即可實現,安裝簡單方便;第一種模式,我們就需要在收卷輥上安裝一個接近開關,主要作用是計算收卷輥旋轉了多少圈;第三種模式,就需要借助專門的檢測裝置了,價格相對較高。這裏需要特別提出的是:使用第一/第二種方式來計算卷徑,有一定的局限性,即需要設定材料厚度,材料厚度不均勻的話,做出來的效果就不會太好;而且對於線材來說,除非每排排列的很整齊,否則也不太適合使用。此種模式比較適合用於材料厚度均勻的片材。
為了達到這種工作模式,我們需要借助於張力死循環速度模式。下麵我們來看看是如何實現的。
張力死循環速度模式的典型應用係統框圖如圖3。


圖3 張力死循環速度模式係統框圖
與我們提到的開環恒線速度相比,以上部分多了PID的部分,所以我們隻需要將PID的功能關閉即可。下麵我們來看看參數的設定步驟。
步驟一:調用恒線速度的模塊,將參數08-21設定為1。

步驟二:設定線速度命令來源08-37。

一般來說,使用模擬量的場合較多,即選項1。
設定最高線速度08-38和最低線速度08-39

步驟三:設定機械相關參數。
機械齒輪比08-23和08-24。

卷徑的情況,如最大卷徑08-43,最小卷徑08-44以及當前卷徑08-54。


對於卷徑計算,我們介紹一下剛才提到的三種方法需要設定的參數。
當08-42=1時,我們需要08-49,08-50,08-51;

當08-42=2時,我們需要08-50,08-51,10-00,10-01;


當08-42=3時,我們隻需要將對應的仿真量端子功能定義為13即可。

步驟四:設定PID的相關參數。
 
由於此模式沒有線速度的回饋,所以關閉PID功能即可,也就是將08-29=0,08-30=0。
3 結束語
以上談到的兩種模式經過分切機的測試,完全能夠達到恒線速度的要求:使用第一種恒線速度模式,隨著實際卷徑的變化,線速度能夠保持與設定值一致,且基本無誤差;使用第二種方式(開環恒線速度模式),實際線速度與設定值的誤差量也很小。客戶對第一種方式表示非常滿意,在要求不高的場合,對第二種方式也可以接受。
作者簡介:
王浩,男,1978年出生,畢業於武漢科技大學自動化專業,目前任職於中達電通變頻器產品開發處,負責台達變頻器新產品的測試、推廣和培訓工作,經驗豐富,知識全麵。
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