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和木材加工業面前的重要課題。英威騰電氣股份有限公司自主研發生產的Goodrive12高性能矢量變頻器以其高穩定性，高可靠性及優異的剎車控制性能，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
目前多層板生產廠家在單板生產過程中, 采用傳統的有卡定心圓木旋切機進行加工，這種加工方法精度高，質量好。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。隨著經濟的快速發展，機床工業也有了飛躍的發展：體現在新技術的廣泛應用和企業效益的明顯改善。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變頻器產品平臺上開發的一款專用產品。變頻器將旋切機原控制系統中的控制器/PLC功能集成到變頻器內，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。在與同類競爭產品相比，具有以下產品功能優勢：
· 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、經濟定位，在OEM客戶中具有價格競爭力。
圖1 旋切機現場示意圖
三、旋切機的控制要求
本文僅以國內某廠家生產的旋切機使用現場的要求為例進行說明，具體控制要求如下：
· 優異速度控制精度，低頻轉矩特性，良好弱磁控制；
· 剎車性能優異，必須滿足急停急啟，且正反轉切換必須迅速；
· 調試簡單，支持參數靜態自學習；
· 良好的過載能力及環境適應能力，運行可靠性高；
· EMC性能優異，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
輸入的參數見表1：
表1 輸出參數表
四、系統原理及控制實現
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
· 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，再根據數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）或退刀轉換進刀位移，再進刀，依次循環。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。
· 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。
整個變頻驅動系統的電氣接線如圖4所示。
圖4 電氣接線圖
五、系統接線及調試步驟
5.1 系統接線
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繼電器輸出接驅動輥控制信號、Y1接控制切刀變頻啟動信號。
5.2 系統調試步驟
調試主要包括參數自學習、圓點、木頭自學習和調試兩個階段。
首先將電機參數輸入變頻器，輸入后將P00.01改為0，通過P00.15改為2（靜態自學習），學習完畢后對參數表2上所述的參數一一輸入變頻器內。調試步驟如下。
· 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、快退時判斷轉向是否正確。不正確調整電機相序。觀察文本屏顯示位移量判斷編碼器方向是否正確。不正確調整編碼器的A、 B接線。
· 根據客戶提供的機械參數按（參數表一）從文本上輸入參數；
· 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.
· 將兩個驅動輥之間的距離（張口）調整到100mm左右。用直尺量壓輥和驅動輥之間的距離（圖二切刀位置），將測量數據輸入到“當前位移點（圓點自學習用）”然后“圓點木頭自學習”數改為“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），如果有偏差在“位移補償量”內輸入偏差值，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，如果達到最大值調整變頻器P00.03、P00.04參數，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（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，如果誤差大就調整“剪切系數”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 變頻器參數設置
變頻器部分關鍵參數見表2。
表2 變頻器參數表
本系統變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統安全高效的運行。
六、結束語
隨著控制技術的發展，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、工業控制、新能源領域產品與服務供應商，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，總部員工1100多人，國內、外辦事處30余個，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業專用豐富的產品系列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。
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