英威騰Goodrive12變頻器在旋切機上的應用
2012/6/14 17:12:58
摘 要：森林資源的日益匾乏, 對木材資源的綜合高效利用已成為擺在木工設備制造業(yè)和木材加工業(yè)面前的重要課題。英威騰電氣股份有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的Goodrive12高性能矢量變頻器以其高穩(wěn)定性，高可靠性及優(yōu)異的剎車控制性能，在中型木材旋切機應用領域獲得一致好評。
關鍵詞：Goodrive12 木材加工機械 無卡旋切機
一、引言
目前多層板生產(chǎn)廠家在單板生產(chǎn)過程中, 采用傳統(tǒng)的有卡定心圓木旋切機進行加工，這種加工方法精度高，質(zhì)量好。但是, 由于卡心的存在， 旋切圓木直徑在200mm 左右時，就無法在有卡旋切機上加工；而且圓木直徑較小時，圓木剛度降低， 旋切單板質(zhì)量較差， 這時如果將剩余的木芯拋棄或加工成木工芯板,均會造成原材料的極大浪費，從而增加單板的生產(chǎn)成本。于是廠家普遍采用無卡圓木旋切機對剩余木芯進行再次旋切， 使原材料得到了充分利用。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，機床工業(yè)也有了飛躍的發(fā)展：體現(xiàn)在新技術的廣泛應用和企業(yè)效益的明顯改善。本文將著重論述變頻器在無卡旋切機上的應用。
二、旋切機的特點
Goodrive12旋切機專用變頻器是在英威騰Goodrive300變頻器產(chǎn)品平臺上開發(fā)的一款專用產(chǎn)品。變頻器將旋切機原控制系統(tǒng)中的控制器/PLC功能集成到變頻器內(nèi)，可將控制器/PLC省掉，并且具有旋切和分斷一體控制。用于木材的旋切加工，具有旋切厚度均勻、精確，木材分斷時可精確控制最后一張木材長度，完全符合客戶需求，可以使客戶無縫切換。在與同類競爭產(chǎn)品相比，具有以下產(chǎn)品功能優(yōu)勢：
· 獨特厚度補償，效果更佳；
· 定時停機，還來更加靈活的商務操作；
· 旋切、定長分斷一體控制。
客戶對價格敏感，可通過簡易設計、經(jīng)濟定位，在OEM客戶中具有價格競爭力。
圖1 旋切機現(xiàn)場示意圖
三、旋切機的控制要求
本文僅以國內(nèi)某廠家生產(chǎn)的旋切機使用現(xiàn)場的要求為例進行說明，具體控制要求如下：
· 優(yōu)異速度控制精度，低頻轉(zhuǎn)矩特性，良好弱磁控制；
· 剎車性能優(yōu)異，必須滿足急停急啟，且正反轉(zhuǎn)切換必須迅速；
· 調(diào)試簡單，支持參數(shù)靜態(tài)自學習；
· 良好的過載能力及環(huán)境適應能力，運行可靠性高；
· EMC性能優(yōu)異，避免變頻對外造成干擾；
· 旋切厚度誤差在±0.01mm，旋切長度誤差在±20mm
輸入的參數(shù)見表1：
表1 輸出參數(shù)表
四、系統(tǒng)原理及控制實現(xiàn)
4.1 旋切機關鍵部件示意圖
圖2 旋切機示意圖
4.2 控制實現(xiàn)
· 按啟動開關，變頻器開始工作，壓輥電機先啟動（由變頻器輸出繼電器控制壓輥電機接觸器）
壓輥電機啟動后，經(jīng)過絲桿電機啟動延時時間，絲桿電機啟動，如按下快進開關則按快進速度進刀，否則按圓木實際直徑計算速度進刀（通過絲桿電機編碼器的輸入得到刀臺位移量，計算出圓木實際直徑，再根據(jù)數(shù)學模型得到絲桿電機的進給速度），當旋切刀碰到前行程開關（圓點復位開關）時，壓輥電機立即停止，同時絲桿電機按設定的快退速度退刀至退刀截止位置（張口設定位置）或退刀轉(zhuǎn)換進刀位移，再進刀，依次循環(huán)。退刀過程中，當壓輥電機停止時間大于壓輥電機再啟動時間時，壓輥電機再啟動，如下圖3所示。
圖3 旋切刀原理示意圖
· 絲桿電機在進刀時，如果按下快退開關，則立即快速退刀，在退刀或按圓木直徑計算進刀時，如果按下快進開關，則立即快速進刀。
· 前行程點同時為原點復位點。在進刀旋切過程中，當碰到前行程開關時，自動退刀，并進行原點復位，防止干擾導致位移量偏差的產(chǎn)生。
· 在開始旋切圓木后，變頻器輸出信號控制分切機變頻器進行切割，同時開始計算旋切木塊的長度，當長度達到設定的切割長度時，再次輸出信號控制分切機變頻器進行切割，然后再次開始計算長度，依次循環(huán)。
· 在旋切的過程中可通過厚度加減按鈕來控制木片的厚度；在控制切割電機變頻器時，可通過長度切換開關，在設定的長度1和長度2間進行切換。
· 任何時候按停止開關，變頻器立即停止輸出。
整個變頻驅(qū)動系統(tǒng)的電氣接線如圖4所示。
圖4 電氣接線圖
五、系統(tǒng)接線及調(diào)試步驟
5.1 系統(tǒng)接線
變頻器S1接受啟動信號、S2接收停機信號、S3接刀臺快進信號、S4接刀臺快退信號、S5接厚度切換信號、S6接長度切換信號、S7接圓點復位行程開關、S8接厚度加0.01mm信號、HDI接厚度減0.01mm信號、R01繼電器輸出接驅(qū)動輥控制信號、Y1接控制切刀變頻啟動信號。
5.2 系統(tǒng)調(diào)試步驟
調(diào)試主要包括參數(shù)自學習、圓點、木頭自學習和調(diào)試兩個階段。
首先將電機參數(shù)輸入變頻器，輸入后將P00.01改為0，通過P00.15改為2（靜態(tài)自學習），學習完畢后對參數(shù)表2上所述的參數(shù)一一輸入變頻器內(nèi)。調(diào)試步驟如下。
· 將變頻器安裝在控制柜中，接電源線和電機線，編碼器的連接（編碼器測量切刀位置時使用）
· 接好所有的控制線，接線方式見圖2旋切機接線圖示。快進、快退時判斷轉(zhuǎn)向是否正確。不正確調(diào)整電機相序。觀察文本屏顯示位移量判斷編碼器方向是否正確。不正確調(diào)整編碼器的A、 B接線。
· 根據(jù)客戶提供的機械參數(shù)按（參數(shù)表一）從文本上輸入?yún)?shù)；
· 原點位置確定：將圓點復位行程開關（也是前限位）安裝在距機座60mm左右，圓點復位開關選用常閉點時，P5.10值需要修改為40.
· 將兩個驅(qū)動輥之間的距離（張口）調(diào)整到100mm左右。用直尺量壓輥和驅(qū)動輥之間的距離（圖二切刀位置），將測量數(shù)據(jù)輸入到“當前位移點（圓點自學習用）”然后“圓點木頭自學習”數(shù)改為“1”，啟動電機開始圓點自學習，學習完畢后，再用尺寸測量壓輥和驅(qū)動輥之間的距離（切刀位置）是否和文本屏上顯示的“當前位移”一致（誤差在0.5mm以內(nèi)），如果有偏差在“位移補償量”內(nèi)輸入偏差值，圓點自學習完成。
· 先空載試機，觀察大變頻器頻率是否是勻加速上升，且是否達到變頻器的最大值，如果達到最大值調(diào)整變頻器P00.03、P00.04參數(shù)，適當增加頻率上限。
· 找一根木頭開始旋切，測量旋切出來的木板厚度，是否和設定值一致（誤差在±0.1mm）如果誤差大就修改“厚度補償”數(shù)（少多少補多少，多多少減多少）。旋切出來的每張木頭長度是否和設定值一直，如果誤差大就調(diào)整“剪切系數(shù)”百分比。
· 找兩根有代表性的木頭（一根直徑大的木頭和一根直徑小的木頭）去皮后進行自學習，將 “圓點木頭自學習”數(shù)分別改為“2”：、“3‘，啟動電機開始大、小木頭自學習，將木頭選切完畢后，自學習完成。
· 找一根木頭（木頭的直徑在兩個代表性木頭之間）開始旋切，觀察最后一張的尺寸是否達到設定值，如果實際值大于設定值，就在“尾刀補償”加多少，小于設定值，就在“尾刀補償”減多少。
例如：設定值為600mm，最后一張實際尺寸為720mm，就在“尾刀補償”加120mm。
5.3 變頻器參數(shù)設置
變頻器部分關鍵參數(shù)見表2。
表2 變頻器參數(shù)表
本系統(tǒng)變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運行。
六、結(jié)束語
隨著控制技術的發(fā)展，英威騰Goodrive12高性能矢量變頻器在中型木材旋切機上成功應用，提供更高性價比變頻器，解決很多國產(chǎn)品牌不能有效解決的技術問題，很大的提高了木材的利用率。
參考文獻
[1] 《Goodrive 300變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰股份有限公司
關于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領域產(chǎn)品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)，總部員工1100多人，國內(nèi)、外辦事處30余個，控股子公司9家，業(yè)務涉及電氣傳動、工業(yè)自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業(yè)務變頻器領域，英威騰占據(jù)國內(nèi)領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業(yè)廣泛應用，產(chǎn)品銷售遍布全球60多個國家和地區(qū)。
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