江蘇吉泰科電氣股份有限公司

摘要：主要介紹復卷機的作用和結構，主從空載的同步控制，吉泰科變頻器的脈沖列位置控制、控制原理和控制特色。

關鍵詞：變頻器、復卷機、負荷分配、脈沖列位置控制、同步控制、共直流母線

一、復卷機簡介
復卷機用途是將造紙機生產出來的紙卷（稱為原紙卷）進行依次復卷，紙張經過復卷后做成成品紙出廠。一般分為3部分：復卷分部，切紙分部，送紙分部。

復卷分部：也就是收卷，包括騎壓輥、主輥、從輥。三個輥將卷紙輥固定在中間位置。隨著主從棍施加的轉矩讓紙棍轉動將紙張卷繞起來。騎壓輥在紙棍的上面通過氣缸施加一定的壓力。主輥和從輥并排橫向排布。

切紙分部：將紙張切成各種設定寬度，然后進入復卷分部。有前弧形輥、中間的切輥、切刀、后弧形輥組成。切輥和切刀配合來完成切紙，切紙的寬度由手動調整切刀距離來完成。弧形輥可以將紙張展開、鋪平。

送紙分部：即放卷，每個送紙分部都有一個送紙帶輥和一個導紙輥組成。送紙帶輥驅動皮帶，進而驅動送紙棍進行放卷；導紙輥可以展平、引導紙張的輸送。

二、系統控制的要點
1、復卷分部是由兩臺電機共同驅動一個負載，所以必須保證兩個棍的線速度完全一致，否則發生相對位移后就會對紙棍和紙張產生損壞；同時還要保證兩個輥上的負荷分配效果，否則會出現兩臺電機出力不一致，甚至完全有一臺電機驅動的情況，繼而發生過載、過流的情況。當然如果電機功率不一致的話，也可以保證電機按比例的輸出轉矩。

2、系統由幾個分部構成，要使整個系統的線速度保持一致，組成同步系統，就需要對各個分部的速度精度和匹配要求較高，否則會影響紙張收卷的平整度，甚至拉斷紙張。

3、多個變頻器同時工作，由于相互之間的影響以及功率上的差異，很可能會產生某些變頻器母線電壓過高的情況，要考慮制動或者母線共享方面的內容。

三、同步控制
當一個傳動設備是由兩個或多個電機驅動的時候，就需要通過同步控制來分配各個電機間的負荷使其達到均勻平衡，以滿足對傳動點的控制精度。同步控制的工作原理：主機是典型的速度控制，而從傳動是速度或者轉矩控制，一般情況下可分為：當主傳動和從傳動的電機軸通過齒輪或鏈條相互固定地剛性連接時，從傳動與主傳動之間不能有速度差，從傳動使用轉矩控制，其工作時只負責輸出一定比例的轉矩以減少主傳動的負荷，整個傳動的速度控制由主傳動來完成。主機采用速度控制方式；當主傳動和從傳動的電機軸通過傳輸帶等設備柔性地連接時，從傳動與主傳動之間允許有細微的速度差，從傳動使用速度控制。

四、吉泰科變頻器控制方案
復卷分部中有兩臺電機共同驅動一個紙棍，經過對工藝的了解，我們決定采用GK800特有的負載分配功能。主輥運行在速度模式下作為系統的主速度，因主輥、從輥共同驅動紙棍，從輥工作在轉矩模式和主輥構成一個同步系統。主輥的轉矩信號經過模擬量輸出給從輥作為轉矩給定，主輥速度輸出給從輥作為速度限制。

整個系統正常運行的最基本的條件是線速度保持一致。結合GK800變頻器的控制特點，我們采用脈沖列位置控制。主輥速度編碼器信號送給后面的跟隨的從機作為前饋信號，然后引入位置環的控制，使其在前饋速度的基礎上進行微調，來完成從機對主機的跟隨效果。為提高控制精度，所有電機安裝ABZ編碼器，變頻器采用GK800系列，變頻器全部直流供電，安裝編碼器卡來完成閉環矢量控制。整個系統的線速度來自復卷分部的主輥速度，可以通過數字給定、模擬量給定（支持-10V）、通訊給定、脈沖給定等多種方式來給定。
 
復卷機示意圖

五、吉泰科變頻器控制特色

1、負荷分配

主機速度模式，有PG矢量控制。

頻率給定值給定方式：數字給定、模擬量給定（支持-10V）、通訊給定、脈沖給定；

主機輸出速度是頻率給定值和反饋值經過速度環PI計算后調整輸出的。

從機轉矩模式，有PG矢量控制。

轉矩給定值來自主機轉矩的模擬量輸出信號，主機速度信號輸入從機后作為從機的速度限制。

運行時，主機將輸出轉矩傳遞給從機作為從機轉矩給定，從機會根據主機轉矩自動調整自身轉速，來適應主機轉矩，達到轉速和轉矩的平衡，自動補償由于機械而產生同步誤差。

2、脈沖列位置控制

控制電機編碼器反饋脈沖數跟隨指令脈沖數的運行方式，如下圖所示。圖中位置指令給定方式通過F4-33設定，位置反饋為從電機編碼器輸入的脈沖信號。

3、多樣的供電方式選擇

吉泰科變頻器均支持交流、直流供電（自帶緩沖）。本系統中采用共直流母線的方式，提升了效率還增加了穩定性，省去了制動電阻。

六、結后語

經過簡單的調試，系統運行效果非常穩定。復卷分部主、從棍負荷分配一致性高；整車線速度各個速度段的波動很小，完全滿足客戶的工藝要求，并且已完成出口。