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摘要: 同步傳送在自動(dòng)噴涂設(shè)備工作過(guò)程中有其特別的重要性。本文討論了臺(tái)達(dá)VFD-B系列變頻器的速度死循環(huán)控制在自動(dòng)噴涂同步傳送設(shè)備上的應(yīng)用.VFD-B系列變頻器是向量控制全數(shù)字交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，具有典型的死循環(huán)控制特性,全數(shù)字菜單參數(shù)設(shè)定.文章通過(guò)噴涂生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明了VFD-B系列變頻器的優(yōu)越性能及快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性.

關(guān)鍵詞: 變頻器 PG04卡 編碼器
Abstract: The synchronizition transmission has special importance in the equipment working process of automatical spray-painting. This paper discussed the application of speed dead circulation control in Delta inverter of VFD-B series for synchronizition transmission equipment of automatical spray-painting. The Delta inverter of VFD-B series is an AC motor driver that applies vector and whole digital contol mode, and has a typical control characteristic of speed dead circulation, and the setting of menu and parameter uses whole digital mode. The paper explained that it has excellent performance and fast dynamic response characteristic through realization of electric control system in pray-painting
Key Words: Inverter PG04 card Encoder

[中圖分類號(hào)] TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B 文章編號(hào)

1 引言
一般設(shè)備或部件在出廠前都要經(jīng)過(guò)噴涂處理，自動(dòng)噴涂設(shè)備工作過(guò)程是通過(guò)輸送鏈條將待噴涂物送入高溫烘箱中，經(jīng)過(guò)一系列烘烤過(guò)程使涂料附著在待噴涂物上，然后由傳動(dòng)鏈條送出，經(jīng)工人從鏈條上取下檢查，其合格品送入倉(cāng)庫(kù)。對(duì)其電氣控制系統(tǒng)要求是能根據(jù)不同的噴涂物調(diào)節(jié)輸送鏈條速度，從而保證足夠的高溫加熱時(shí)間，顯然輸送鏈條速度慢高溫加熱時(shí)間長(zhǎng)，速度快高溫加熱時(shí)間短，從理論上看實(shí)現(xiàn)起來(lái)似乎應(yīng)該是非常簡(jiǎn)單的。但是由于輸送鏈條較長(zhǎng)，使用單臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)輸送鏈條非常困難，在設(shè)計(jì)中一般采用兩臺(tái)電機(jī)，其中一臺(tái)確定為主傳動(dòng)電機(jī)，而另一臺(tái)為從傳動(dòng)電機(jī)。問(wèn)題是如何保證這兩臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行？如果兩臺(tái)電機(jī)不同步， 將導(dǎo)致輸送鏈條出現(xiàn)堆積或斷裂現(xiàn)象，致使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，因此同步控制問(wèn)題的解決在鏈條皮帶傳動(dòng)中是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，采用高性能通用變頻器的控制策略就可以實(shí)現(xiàn)主、從電機(jī)運(yùn)行的同步。

2 高性能通用變頻器的控制策略
由于電機(jī)運(yùn)行是受變頻器驅(qū)動(dòng)的，如果兩臺(tái)變頻器的輸入/輸出可以調(diào)整就有可能實(shí)現(xiàn)主、從電機(jī)運(yùn)行的同步，因此有必要對(duì)變頻器的性能略作討論。采用一般的通用變頻器給異步電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，起動(dòng)和停車都很方便，但是，調(diào)速時(shí)有靜差，精度不高，調(diào)速范圍不過(guò)1:10左右，而且也不能像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣提供很高的動(dòng)態(tài)性能。要實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能，必須研究實(shí)現(xiàn)高性能的控制策略，這里有兩種控制策略，即矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，各有特色。矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是:采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d-軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把異步電機(jī)的定子電流分解為其勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型，再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而模仿直流電機(jī)分別用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)舍去比較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，僅在兩相靜止坐標(biāo)系上構(gòu)成轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的反饋信號(hào)，并用雙位式砰-砰控制代替線性調(diào)節(jié)器來(lái)控制轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈，根據(jù)二者的變化，選擇電壓空間矢量的PWM(SVPWM)開關(guān)狀態(tài)，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。值得注意的是，無(wú)論是矢量控制系統(tǒng)，還是直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，都需要轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，所需的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)來(lái)自于電機(jī)同軸的速度傳感器，對(duì)于高性能系統(tǒng)一般都用光電碼盤，其成本、安裝、可靠性都有問(wèn)題，如果能取消光電碼盤而保持良好的控制性能，顯然會(huì)大受歡迎，這就是無(wú)速度傳感器的高性能調(diào)速系統(tǒng)。作為高性能的通用變頻器都希望采用無(wú)速度傳感器控制。

3 主從變頻器同步控制功能實(shí)現(xiàn)
主變頻器的給定輸入是位移傳感器和從變頻器的模擬輸出的迭加，從變頻器由外接電位器給定。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)主變頻器的輸出頻率高于從變頻器的輸出頻率，也就是說(shuō)主電機(jī)速度高于從電機(jī)的速度，因此鏈條處于拉伸狀態(tài)，位移傳感器根據(jù)拉伸程度相應(yīng)地給出的信號(hào)逐漸減小，主變頻器降速，直至最終和從變頻器處于同速狀態(tài)。但是由于電機(jī)和鏈條之間是皮帶傳動(dòng)，所以從電機(jī)會(huì)有丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象從而造成實(shí)際應(yīng)用的主從不同步，鏈條有被拉伸的噪音，改進(jìn)的方法是加上PG速度閉環(huán)精確速度控制轉(zhuǎn)速死循環(huán)后，噪音幾乎消失。本文選用的臺(tái)達(dá)B系列變頻器采用無(wú)傳感器向量控制方式，具有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在1Hz時(shí)可達(dá)150%，過(guò)載能力150%額定電流持續(xù)一分鐘，輸出頻率0.1Hz至400Hz可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬，同時(shí)具有開環(huán)向量、死循環(huán)向量等各種控制方式。自動(dòng)噴涂設(shè)備采用的是V/F+PG速度死循環(huán)控制，其目的就是解決其輸送待噴涂物時(shí)鏈條堆積或斷裂問(wèn)題，經(jīng)用戶使用，效果非常好，大大提高了生產(chǎn)效率，有效地解決了生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的鏈條堆積或斷裂問(wèn)題。

4 同步控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成
主、從電機(jī)同步的變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如1所示。

圖1表明，要求使用的變頻器有兩路模擬輸入和一路模擬輸出,且兩路模擬輸入均接受電壓信號(hào)并可迭加輸入,其中一路模擬輸入還必須可以接受負(fù)電壓信號(hào)（如AUI為-10到10V）,模擬輸出為0-10V的電壓信號(hào)，必不可少的功能就是變頻器要有速度死循環(huán)控制，如圖1中的PG環(huán)節(jié)。臺(tái)達(dá)變頻器VFD-B為高功能向量控制泛用型，該型變頻器可根據(jù)工況選擇，其額定電壓、功率范圍為：230V/單相(0.75kw-2.2kw)；230V/三相(0.75kw-37kw)；460V/三相(0.75kw-75kw)。
VFD-B型變頻器有以下特點(diǎn)：
•向量控制及V/F控制*MODBUS通訊格式；
•馬達(dá)參數(shù)調(diào)適（Auto tuning）*參數(shù)密碼鎖定；
•16段速、15段可程式運(yùn)轉(zhuǎn)*PG速度回授控制（選購(gòu)）；
•內(nèi)含PID回授控制*自動(dòng)調(diào)適加減速時(shí)間；
•具啟動(dòng)速度追蹤模式*4段加減速獨(dú)立調(diào)整。

5 結(jié)束語(yǔ)
上述討論的變頻器同步調(diào)速系統(tǒng)已在相關(guān)企業(yè)投入運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)用效果表明，與改造以前的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝周期短，現(xiàn)場(chǎng)接線大大簡(jiǎn)化，調(diào)試簡(jiǎn)單，可靠性得到顯著提高。由此可以說(shuō)明臺(tái)達(dá)變頻器轉(zhuǎn)速死循環(huán)控制具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，完全可以運(yùn)用于自動(dòng)噴涂設(shè)備及其它類似對(duì)同步要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)合。

參考文獻(xiàn)[略]

作者簡(jiǎn)介
李強(qiáng)（1978-），男，工程師，主要從事工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)工程開發(fā)和技術(shù)支持工作。