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丹佛斯驅(qū)動器和富田伺服電機在線纜設(shè)備上的應(yīng)用
The Application of Danfoss Drive & Fukuta Servo Motor in Cable Machineries
摘要：線纜設(shè)備用到大量電機和可調(diào)速驅(qū)動器。隨著生產(chǎn)速度和控制精度要求的提高，對速度及速度同步的控制要求也越來越高。另外電纜收卷有轉(zhuǎn)矩控制的需求，他們都對驅(qū)動系統(tǒng)提出了越來越高的要求。本文謹以Danfoss驅(qū)動器和富田伺服電機組成的驅(qū)動系統(tǒng)在線纜設(shè)備上的應(yīng)用加以簡單介紹。
關(guān)鍵詞：Danfoss 伺服電機 轉(zhuǎn)速精度 張力 線纜設(shè)備
Abstract: Electric wire & cable machineries used many electric machines & drivers. The request of the speed and speed synchronization precision to the driving system becoming more and more critical with the improving product speed and precision. The winding roll need tension control. They all request high performance driving system. The thesis describing the driving system composed by Danfoss driver and Fukuta servo motor used in cable machineries in brief.
Keywords: Danfoss Servo-motor Speed-precision Tension Cable-machineries
引言：異步電機在線纜行業(yè)已經(jīng)有多年應(yīng)用經(jīng)驗，以前多用于較小功率的牽引、跳舞輪位置控制收放卷等應(yīng)用場合。現(xiàn)在用異步電機替代直流電機驅(qū)動大功率的絞盤也漸成趨勢。另外用異步伺服電機加高性能變頻器直接控制大線纜收卷轉(zhuǎn)矩的方案也得到廣泛應(yīng)用。丹佛斯FC302系列驅(qū)動器由于其優(yōu)異的控制性能，得到線纜行業(yè)一致好評。
一、牽引的應(yīng)用：
電力線纜制造設(shè)備的牽引機一般功率較小，在 22—30kW左右。主要控制性能指標是轉(zhuǎn)速精度和平穩(wěn)度。選用Fukuta SF系列異步伺服電機SF-132LA或SF-160M。選用丹佛斯變頻器FC302P22K或FC302P30K。電機加裝24V推挽電壓輸出型的A/B相增量編碼器，變頻器無需加裝選件卡，就可以接收此編碼器信號，做高精度的轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)速控制精度達± 0.15轉(zhuǎn)/分。
二、收卷轉(zhuǎn)矩控制：
收卷轉(zhuǎn)矩控制利用異步伺服電機的恒功率特性，可以達到理想的控制效果。下面以空卷卷徑600mm，滿卷卷徑1250mm的收卷盤為例，說明電機應(yīng)該如何選型。
機械數(shù)據(jù)如下：
最大張力： Fmax = 1600 N
最高線速度：VLmax = 220 m/Min
最小卷徑： Dmin = 0.6 m
最大卷徑： Dmax = 1.25 m
減速比： i = 25
1. 卷徑最大時，電機轉(zhuǎn)速NM = 1401 rpm，此時有：
電機最大轉(zhuǎn)矩 TMmax =  = 40 Nm2. 卷徑最小時，電機轉(zhuǎn)矩TM = 19.2 Nm，此時有：
電機最高轉(zhuǎn)速 NMmax =  = 2918 rpm卷徑從最小到最大時，電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率的變化關(guān)系如下圖：
選擇異步伺服電機的方法：以滿足最大卷徑時的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為電機額定數(shù)據(jù)，選擇異步伺服電機。
從FUKUTA異步伺服電機樣本中選出滿足條件的電機：SF-112XA 1500rpm/8.2kW，額定轉(zhuǎn)矩5.3kgm，大于40Nm/0.85(減速機效率)。電機380VAC時額定電流16.2A。
然后查詢相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)SF-112XA電機的恒功率區(qū)域轉(zhuǎn)速一直可以達到6000rpm，而現(xiàn)場實際只用到3000rpm，因此完全能夠滿足應(yīng)用需要。
收卷變頻器選用FC302P11KT5E20，額定輸出電流24A，大于電機額定電流。
變頻器工作于轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩雙工作模式。正常運行時為轉(zhuǎn)矩模式收卷；停機時，切換到轉(zhuǎn)速工作模式，轉(zhuǎn)速給點為0，電機進入伺服鎖定狀態(tài)，轉(zhuǎn)子位置被電氣鎖定，正、反向外力都無法使電機轉(zhuǎn)動。
變頻器主要參數(shù)設(shè)定如下：
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參數(shù)號
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參數(shù)名稱
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菜單一設(shè)定值
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菜單二設(shè)定值
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0-10
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有效菜單
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[9] 多重菜單切換
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1-00
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控制方式選擇
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[2] 轉(zhuǎn)矩
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[1] 閉環(huán)速度
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1-01
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電機控制原理
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[3] FLUX磁通矢量帶反饋
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3-03
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最大參考值
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52 Nm
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1500 rpm
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3-15
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參考來源1
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[1] 模擬量輸入端子53
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[0] 無功能
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4-13
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電機速度上限
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3200 rpm
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1500 rpm
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5-11
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端子19數(shù)字輸入
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[16] 菜單選擇位0
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三、搖籃同步控制：
管機或框絞機搖籃都有同步控制的要求。假設(shè)框絞機搖籃電機功率90kW，則選用FUKUTA SA-180 1500rpm/90kW 異步伺服電機。
變頻器選用丹佛斯FC302P90KT5E20BG□C4，90kW、內(nèi)置制動單元，內(nèi)置MCO305運動控制選件卡，能方便地實現(xiàn)搖籃角度同步控制。
丹佛斯變頻器角度控制的基本原理如下：
帶MCO305運動控制卡的FC302變頻器做從機，主機編碼器信號和從機編碼器信號同時接入運動控制卡，啟用“ SYNCP ”宏指令，就可以實現(xiàn)從機轉(zhuǎn)過的角度與主機轉(zhuǎn)過的角度成嚴格比例關(guān)系的控制功能。
參考文獻
[1] FC300 Design Guide. MG33BC02. Danfoss
[2] 感應(yīng)伺服電機Catalog. FUKUTA
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