收獲(SEOHO)變頻器在卷繞機上的應用

引言：在80、90年代，國家花巨資在各行業重點引進了一些生產線，這些生產線的電控系統很多是直流調速，隨著時間的變長，直流調速系統很多已經報廢，由于成本和其它原因，很多直流調速系統無法進行修復，從而就導致整條生產線的癱瘓，如果用交流調速系統進行升級改造，就可以讓這些生產線重煥生機，為國家節約成本。

諸如造紙、印刷印染、包裝、電線電纜、光纖電纜、紡織、皮革、金屬箔加工、纖維、橡膠、冶金等行業由于工藝都要進行精確的轉矩控制，所以生產線的電控系統很多都是直流控制，從而保持轉矩的恒定，以獲得良好的控制性能，提高產品的質量。但由于結構上的原因，直流電動機存在以下缺點：（1）需要定期更換電刷和換向器，維護保養困難，壽命較短；（2）結構復雜，難以制造出大容量、高轉速和高電壓的直流電動機；（3）投資成本高，耗電量大。隨著高性能矢量變頻器的出現， 其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流電動機的結構、性價比、使用、維護等很多方面都優于直流電動機，矢量變頻控制正在這些行業被越來越廣泛的應用。

我公司與國家大型集體企業（中國塑料制品行業百強企業）青島宏達塑膠總公司合作, 為該公司成功改造了其老式的塑膠生產線。（該生產線是國家與80年代從意大利重點引進的全套生產線，由于使用時間過長，生產線中的卷繞機的直流電控制系統已經報廢，從而致使整個生產線不能正常使用。）我司以SEOHO交流變頻器為核心，以三菱PLC為控制系統對該卷繞系統進行升級改造，通過系統改造，該卷繞系統達到更加穩定的性能，塑膠全套生產線也重新恢復了使用。

卷繞機一般由放卷軸和收卷軸及其它傳動軸組成，收卷軸作為主軸，由電機經過減速箱輸出控制。該卷繞機的工藝要求是變頻轉矩控制收卷，在收卷的整個過程中都保持恒定的轉矩。在小卷時，速度大；大卷時速度較小。能按要求設定轉矩的大小。為滿足設備控制工藝要求，我們引入SEOHO變頻器控制來實現。本系統應用系列優越的矢量力矩控制功能，性能與同行變頻器和直流調速系統相比具有明顯優勢，其優點是：輸出力矩平穩，變速時不會出現松卷的現象，與直流調速相比，突出優點除節能顯著外，還具有正反點動和零速制動功能，方便上、下料。一般而言采用無傳感器矢量控制時候，控制系統的靈敏度在一定程度會降低，所以整體精度不是非常高，但是SEOHO變頻器是韓國SEOHO公司針對由于工況特殊無法加裝PG編碼器的場合經過多年研究的推出的高性能開環矢量控制系統，該開環矢量控制算法系統最大的優點就是開環的效果與閉環的效果非常的接近。 在很多場合可以替代PG卡構成閉環控制系統。由于卷繞機無法加裝編碼器，所以我們最終選擇了SEOHO變頻開環矢量控制的下的轉矩控制。控制方式如圖1所示：


圖1 系統示意圖

調試過程：
（1）先對電機進行自整定，將電機的定子電感、定子電阻等參數讀入變頻器
（2）根據實際的工藝要求，將轉矩進行不斷地校正。調試的現場如下圖所示



圖二 青島空港工業園青島宏達塑膠彩鋼生產線


圖三 卷繞機變頻改造現場

結束語：
(1) 在對該設備進行升級的改造的過程，由于工況的限制，在不能加裝傳感器等設備，使得變頻器不能過PG控制卡來實現對電機的閉環控制時，收獲的變頻可以在開環來精確轉矩。
(2) 節約能源:變頻器是恒轉矩輸出的，與其它調速系統相比，平均節約電能達30%以上，在低速運行節能效果更加顯著;
(3) 提高產品質量啟動、停止平穩，因為機是恒轉矩負載，啟動、停止平穩可避免太大的機械沖擊，另一方面也可減少啟動過程中的不合格產品;變頻調速性能相當穩定;
(4) 減少啟動時對電網的沖擊，啟動電流可控制在額定電流內不構成對電壓沖擊;減少啟動時對機械的沖擊，平滑啟動可延長機械的使用壽命;
(5) 滿足無級調速要求，調速簡單、操作方便;
(6) 保護功能強大。