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吉泰科变频器在复卷机上的应用 |
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作者：江苏吉泰科电气股份有限公司 |
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摘要：主要介绍复卷机的作用和结构，主从空载的同步控制，吉泰科变频器的脉冲列位置控制、控制原理和控制特色。
关键词：变频器、复卷机、负荷分配、脉冲列位置控制、同步控制、共直流母线
一、复卷机简介
复卷机用途是将造纸机生产出来的纸卷（称为原纸卷）进行依次复卷，纸张经过复卷后做成成品纸出厂。一般分为3部分：复卷分部，切纸分部，送纸分部。
复卷分部：也就是收卷，包括骑压辊、主辊、从辊。三个辊将卷纸辊固定在中间位置。随着主从棍施加的转矩让纸棍转动将纸张卷绕起来。骑压辊在纸棍的上面通过气缸施加一定的压力。主辊和从辊并排横向排布。
切纸分部：将纸张切成各种设定宽度，然后进入复卷分部。有前弧形辊、中间的切辊、切刀、后弧形辊组成。切辊和切刀配合来完成切纸，切纸的宽度由手动调整切刀距离来完成。弧形辊可以将纸张展开、铺平。
送纸分部：即放卷，每个送纸分部都有一个送纸带辊和一个导纸辊组成。送纸带辊驱动皮带，进而驱动送纸棍进行放卷；导纸辊可以展平、引导纸张的输送。
二、系统控制的要点
1、复卷分部是由两台电机共同驱动一个负载，所以必须保证两个棍的线速度完全一致，否则发生相对位移后就会对纸棍和纸张产生损坏；同时还要保证两个辊上的负荷分配效果，否则会出现两台电机出力不一致，甚至完全有一台电机驱动的情况，继而发生过载、过流的情况。当然如果电机功率不一致的话，也可以保证电机按比例的输出转矩。
2、系统由几个分部构成，要使整个系统的线速度保持一致，组成同步系统，就需要对各个分部的速度精度和匹配要求较高，否则会影响纸张收卷的平整度，甚至拉断纸张。
3、多个变频器同时工作，由于相互之间的影响以及功率上的差异，很可能会产生某些变频器母线电压过高的情况，要考虑制动或者母线共享方面的内容。
三、同步控制
当一个传动设备是由两个或多个电机驱动的时候，就需要通过同步控制来分配各个电机间的负荷使其达到均匀平衡，以满足对传动点的控制精度。同步控制的工作原理：主机是典型的速度控制，而从传动是速度或者转矩控制，一般情况下可分为：当主传动和从传动的电机轴通过齿轮或链条相互固定地刚性连接时，从传动与主传动之间不能有速度差，从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷，整个传动的速度控制由主传动来完成。主机采用速度控制方式；当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差，从传动使用速度控制。
四、吉泰科变频器控制方案：
复卷分部中有两台电机共同驱动一个纸棍，经过对工艺的了解，我们决定采用GK800特有的负载分配功能。主辊运行在速度模式下作为系统的主速度，因主辊、从辊共同驱动纸棍，从辊工作在转矩模式和主辊构成一个同步系统。主辊的转矩信号经过模拟量输出给从辊作为转矩给定，主辊速度输出给从辊作为速度限制。
整个系统正常运行的最基本的条件是线速度保持一致。结合GK800变频器的控制特点，我们采用脉冲列位置控制。主辊速度编码器信号送给后面的跟随的从机作为前馈信号，然后引入位置环的控制，使其在前馈速度的基础上进行微调，来完成从机对主机的跟随效果。为提高控制精度，所有电机安装ABZ编码器，变频器采用GK800系列，变频器全部直流供电，安装编码器卡来完成闭环矢量控制。整个系统的线速度来自复卷分部的主辊速度，可以通过数字给定、模拟量给定（支持-10V）、通讯给定、脉冲给定等多种方式来给定。
复卷机示意图
五、吉泰科变频器控制特色
1、负荷分配
主机速度模式，有PG矢量控制。
频率给定值给定方式：数字给定、模拟量给定（支持-10V）、通讯给定、脉冲给定；
主机输出速度是频率给定值和反馈值经过速度环PI计算后调整输出的。
从机转矩模式，有PG矢量控制。
转矩给定值来自主机转矩的模拟量输出信号，主机速度信号输入从机后作为从机的速度限制。
运行时，主机将输出转矩传递给从机作为从机转矩给定，从机会根据主机转矩自动调整自身转速，来适应主机转矩，达到转速和转矩的平衡，自动补偿由于机械而产生同步误差。
2、脉冲列位置控制：
控制电机编码器反馈脉冲数跟随指令脉冲数的运行方式，如下图所示。图中位置指令给定方式通过F4-33设定，位置反馈为从电机编码器输入的脉冲信号。
3、多样的供电方式选择
吉泰科变频器均支持交流、直流供电（自带缓冲）。本系统中采用共直流母线的方式，提升了效率还增加了稳定性，省去了制动电阻。
六、结后语
经过简单的调试，系统运行效果非常稳定。复卷分部主、从棍负荷分配一致性高；整车线速度各个速度段的波动很小，完全满足客户的工艺要求，并且已完成出口。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/14/2015) |
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