收獲(SEOHO)變頻器在卷繞機(jī)上的應(yīng)用

引言：在80、90年代，國(guó)家花巨資在各行業(yè)重點(diǎn)引進(jìn)了一些生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)很多是直流調(diào)速，隨著時(shí)間的變長(zhǎng)，直流調(diào)速系統(tǒng)很多已經(jīng)報(bào)廢，由于成本和其它原因，很多直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行修復(fù)，從而就導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的癱瘓，如果用交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，就可以讓這些生產(chǎn)線重?zé)ㄉ鷻C(jī)，為國(guó)家節(jié)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(yè)由于工藝都要進(jìn)行精確的轉(zhuǎn)矩控制，所以生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)很多都是直流控制，從而保持轉(zhuǎn)矩的恒定，以獲得良好的控制性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下缺點(diǎn)：（1）需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短；（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)；（3）投資成本高，耗電量大。隨著高性能矢量變頻器的出現(xiàn)， 其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性價(jià)比、使用、維護(hù)等很多方面都優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，矢量變頻控制正在這些行業(yè)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

我公司與國(guó)家大型集體企業(yè)（中國(guó)塑料制品行業(yè)百?gòu)?qiáng)企業(yè)）青島宏達(dá)塑膠總公司合作, 為該公司成功改造了其老式的塑膠生產(chǎn)線。（該生產(chǎn)線是國(guó)家與80年代從意大利重點(diǎn)引進(jìn)的全套生產(chǎn)線，由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)線中的卷繞機(jī)的直流電控制系統(tǒng)已經(jīng)報(bào)廢，從而致使整個(gè)生產(chǎn)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(tǒng)對(duì)該卷繞系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，通過(guò)系統(tǒng)改造，該卷繞系統(tǒng)達(dá)到更加穩(wěn)定的性能，塑膠全套生產(chǎn)線也重新恢復(fù)了使用。

卷繞機(jī)一般由放卷軸和收卷軸及其它傳動(dòng)軸組成，收卷軸作為主軸，由電機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱輸出控制。該卷繞機(jī)的工藝要求是變頻轉(zhuǎn)矩控制收卷，在收卷的整個(gè)過(guò)程中都保持恒定的轉(zhuǎn)矩。在小卷時(shí)，速度大；大卷時(shí)速度較小。能按要求設(shè)定轉(zhuǎn)矩的大小。為滿足設(shè)備控制工藝要求，我們引入SEOHO變頻器控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)應(yīng)用系列優(yōu)越的矢量力矩控制功能，性能與同行變頻器和直流調(diào)速系統(tǒng)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)是：輸出力矩平穩(wěn)，變速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)松卷的現(xiàn)象，與直流調(diào)速相比，突出優(yōu)點(diǎn)除節(jié)能顯著外，還具有正反點(diǎn)動(dòng)和零速制動(dòng)功能，方便上、下料。一般而言采用無(wú)傳感器矢量控制時(shí)候，控制系統(tǒng)的靈敏度在一定程度會(huì)降低，所以整體精度不是非常高，但是SEOHO變頻器是韓國(guó)SEOHO公司針對(duì)由于工況特殊無(wú)法加裝PG編碼器的場(chǎng)合經(jīng)過(guò)多年研究的推出的高性能開環(huán)矢量控制系統(tǒng)，該開環(huán)矢量控制算法系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是開環(huán)的效果與閉環(huán)的效果非常的接近。 在很多場(chǎng)合可以替代PG卡構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于卷繞機(jī)無(wú)法加裝編碼器，所以我們最終選擇了SEOHO變頻開環(huán)矢量控制的下的轉(zhuǎn)矩控制。控制方式如圖1所示：


圖1 系統(tǒng)示意圖

調(diào)試過(guò)程：
（1）先對(duì)電機(jī)進(jìn)行自整定，將電機(jī)的定子電感、定子電阻等參數(shù)讀入變頻器
（2）根據(jù)實(shí)際的工藝要求，將轉(zhuǎn)矩進(jìn)行不斷地校正。調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示



圖二 青島空港工業(yè)園青島宏達(dá)塑膠彩鋼生產(chǎn)線


圖三 卷繞機(jī)變頻改造現(xiàn)場(chǎng)

結(jié)束語(yǔ)：
(1) 在對(duì)該設(shè)備進(jìn)行升級(jí)的改造的過(guò)程，由于工況的限制，在不能加裝傳感器等設(shè)備，使得變頻器不能過(guò)PG控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的閉環(huán)控制時(shí)，收獲的變頻可以在開環(huán)來(lái)精確轉(zhuǎn)矩。
(2) 節(jié)約能源:變頻器是恒轉(zhuǎn)矩輸出的，與其它調(diào)速系統(tǒng)相比，平均節(jié)約電能達(dá)30%以上，在低速運(yùn)行節(jié)能效果更加顯著;
(3) 提高產(chǎn)品質(zhì)量啟動(dòng)、停止平穩(wěn)，因?yàn)闄C(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，啟動(dòng)、停止平穩(wěn)可避免太大的機(jī)械沖擊，另一方面也可減少啟動(dòng)過(guò)程中的不合格產(chǎn)品;變頻調(diào)速性能相當(dāng)穩(wěn)定;
(4) 減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，啟動(dòng)電流可控制在額定電流內(nèi)不構(gòu)成對(duì)電壓沖擊;減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊，平滑啟動(dòng)可延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命;
(5) 滿足無(wú)級(jí)調(diào)速要求，調(diào)速簡(jiǎn)單、操作方便;
(6) 保護(hù)功能強(qiáng)大。