艾默生變頻器在單線成纜機(jī)中的應(yīng)用

通信電纜的生產(chǎn)是通過成纜機(jī)將絕緣單芯電線絞合成型，實(shí)現(xiàn)高精度的小節(jié)距，從而滿足高頻數(shù)字信號的傳輸要求。其中，單線成纜機(jī)是多股電纜生產(chǎn)設(shè)備之一，它具有速度高，電纜節(jié)距穩(wěn)定，設(shè)備簡潔等特性，其生產(chǎn)工藝和設(shè)備配置如圖1所示。

電纜成纜設(shè)備的工作原理和作用：
　　1、放線系統(tǒng)
　　由12臺(tái)被動(dòng)放線單元組成放線架，放線張力由鋼帶摩擦固定放線盤轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線被動(dòng)帶張力放線?！　?BR>　　2、牽引系統(tǒng)
　　采用多股導(dǎo)線、皮帶壓輪牽引，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)速度給定和系統(tǒng)速度基準(zhǔn)，變頻器通過RS485通信接口將速度有效值輸出到PLC，PLC在處理絞弓、收線機(jī)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)后，再通過RS485接口將數(shù)據(jù)輸出到絞弓和收線驅(qū)動(dòng)器?！?BR>　　3、活套（dancer）
　　通過調(diào)節(jié)導(dǎo)線經(jīng)過的過線輪配重或調(diào)節(jié)氣缸氣壓，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線張力調(diào)節(jié)；收線機(jī)在收線過程中，經(jīng)過活套（dancer）位置變化，將活套值送入PLC，調(diào)節(jié)由卷經(jīng)變化引起的收線機(jī)收線速度的變化，實(shí)現(xiàn)恒線速、恒張力卷曲控制。　　
　　4、縱包帶機(jī)
　　縱包帶機(jī)是實(shí)現(xiàn)電纜絕緣帶或者電纜屏蔽層絞合的機(jī)械裝置，此裝置無動(dòng)力系統(tǒng)。電纜在絞弓和收線電纜盤的共同作用下，產(chǎn)生恒定的線速度和穩(wěn)定的節(jié)距，使電纜向前運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電纜屏蔽層或絕緣帶被動(dòng)運(yùn)行，而縱包帶機(jī)放出帶的張力則由鋼帶摩擦固定包帶的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生。
　　5、絞弓
　　絞弓與收線機(jī)共同實(shí)現(xiàn)高精度電纜節(jié)距的無級控制，它們的轉(zhuǎn)向相同，節(jié)距由絞弓與收線機(jī)的同相速度差產(chǎn)生，其表達(dá)式如下：
　　L ：節(jié)距（由人機(jī)界面／編程計(jì)算機(jī)設(shè)定）；
　　v ：線速度（通過牽引機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，由人機(jī)界面 ／ 編程計(jì)算機(jī)設(shè)定）；
　　d ：收線機(jī)收線盤卷徑（收卷機(jī)初始空盤盤徑，由人機(jī)界面／編程計(jì)算機(jī)設(shè)定）；
　?。?：絞弓轉(zhuǎn)速；
　?。?：收線機(jī)轉(zhuǎn)速。　　
　　絞弓轉(zhuǎn)速表達(dá)式如下：
　　Ｎ1 = v╱L （1）
　　節(jié)距表達(dá)式如下：
　　L = (Ｎ1 － Ｎ2) ×π×d╱Ｎ1 （2）　
　　由公式（１）和公式（２）可以得到收線機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式（3）?！　?、收線機(jī)
　　收線機(jī)是成品絞和電纜的收纜設(shè)備，其轉(zhuǎn)速確定公式如下：
　　Ｎ2 = v（πd－L）╱πdL （3）
　　7、排線機(jī)
　　排線機(jī)是在電纜收線過程中排列電纜的機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行速度與收線機(jī)有效收線速度成線性比例關(guān)系，排線速度等于Ｋ×Ｎ2，K值可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。
　　8、可編程控制器PLC
　　完成系統(tǒng)邏輯控制，實(shí)現(xiàn)收線機(jī)、絞弓和排線機(jī)驅(qū)動(dòng)給定信號的處理。系統(tǒng)設(shè)定值在“人機(jī)界面／編程計(jì)算機(jī)”中設(shè)定后，通過RS485接口送至PLC，PLC根據(jù)收線、絞弓驅(qū)動(dòng)運(yùn)行速度，由上述公式得到絞弓、收線機(jī)實(shí)際運(yùn)行速度，通過檢測活套位置，微調(diào)收線機(jī)速度，同時(shí)計(jì)算出實(shí)際收線盤外徑。
　　9、人機(jī)界面／編程計(jì)算機(jī)
　　用于PLC編程，是系統(tǒng)監(jiān)視控制上位機(jī)，可以完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警和運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等功能。如果系統(tǒng)沒有配備監(jiān)控計(jì)算機(jī)，上述的設(shè)定值可通過撥碼開關(guān)直接在PLC中設(shè)定。收線機(jī)與絞弓的轉(zhuǎn)向相同，彼此獨(dú)立，沒有任何機(jī)械聯(lián)系。原系統(tǒng)的收線機(jī)設(shè)置在絞弓設(shè)備上，因此絞弓體積龐大，轉(zhuǎn)速不可能太快，速度僅為200rpm／min，收線速度60m／min。改造后的機(jī)械設(shè)計(jì)方式，使絞弓結(jié)構(gòu)小巧、緊湊，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1000rpm／min，收線速度達(dá)到180m／min，大大地提高了生產(chǎn)效率。
　　收線機(jī)與絞弓是產(chǎn)生內(nèi)節(jié)距的關(guān)鍵設(shè)備，其速度的穩(wěn)定性和精度直接影響電纜節(jié)距和頻寬特性，因此這兩臺(tái)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器選用非常重要。經(jīng)過對眾多品牌變頻器的技術(shù)、性能和綜合價(jià)格比較后，決定選用艾默生EV2000變頻器作為收線機(jī)和絞弓的驅(qū)動(dòng)。為了滿足設(shè)備的速度精度要求，驅(qū)動(dòng)器速度反饋采用編碼器反饋，能同時(shí)改善系統(tǒng)力矩響應(yīng)。收線機(jī)和絞弓屬于大慣量設(shè)備，為了滿足降速和恒速運(yùn)行過程中的快速調(diào)速響應(yīng)性能，電機(jī)會(huì)產(chǎn)生能量回饋，為了避免變頻器直流母線電壓過高，在驅(qū)動(dòng)器上加裝了制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。牽引機(jī)和排線機(jī)采用艾默生EV1000變頻器，由于牽引機(jī)是整套系統(tǒng)速度的基準(zhǔn)點(diǎn)，因此采用了測速反饋系統(tǒng)，提高系統(tǒng)速度精度。
　　艾默生變頻器的穩(wěn)定性和可靠性在設(shè)備額定運(yùn)行中起到了非常重要的作用，設(shè)備改造的成功，表明變頻器的運(yùn)行完全勝任系統(tǒng)的復(fù)雜要求。