艾默生TD3000變頻器在造紙廠的應(yīng)用

摘要：本文介紹了艾默生TD3000變頻器在東莞某造紙廠的應(yīng)用過(guò)程，艾默生變頻器及2號(hào)同步卡的控制輸入，2號(hào)同步卡輸出作為2號(hào)變頻器及3號(hào)同步卡的控制輸入……，串行速度鏈開環(huán)模擬同步控制要求同步卡具有很好的電壓線性跟隨特性和高抗干擾能力，適合高速造紙應(yīng)用場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：艾默生TD3000變頻器 卷取機(jī) 轉(zhuǎn)矩控制 速度控制
一、設(shè)備簡(jiǎn)介
東莞某造紙廠1號(hào)機(jī)組瓦楞紙生產(chǎn)線的機(jī)組速度設(shè)計(jì)能力為140米/分鐘，它由1主壓、2主壓、1號(hào)大缸、2號(hào)大缸、3號(hào)大缸、4號(hào)大缸和卷取機(jī)等7個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)組成，如圖1所示。其中1、2主壓將紙漿壓成紙，主壓輥入口紙漿水份大，出口水份小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩相應(yīng)波動(dòng)大；4個(gè)大缸采用3米大缸，缸內(nèi)的熱蒸氣將紙烘干，屬于恒轉(zhuǎn)矩大慣量負(fù)載，減速時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要1分鐘左右，其中4號(hào)缸在卷取機(jī)換紙卷時(shí)，出口處紙帶張力具有瞬間突變，要求控制系統(tǒng)具有快速階躍轉(zhuǎn)矩響應(yīng)能力；卷取機(jī)采用壓接方式，變頻器控制主動(dòng)輥，主動(dòng)輥利用和從動(dòng)輥之間的摩擦使從動(dòng)輥被動(dòng)卷紙，卷取機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于卷取處于生產(chǎn)線出口段，且卷取段紙帶很干，因此對(duì)變頻器的機(jī)械控制特性要求很高。


圖1 造紙生產(chǎn)線
二、變頻器配置
根據(jù)1號(hào)機(jī)組各傳動(dòng)點(diǎn)的特點(diǎn)，1主壓、2主壓、1號(hào)大缸、2號(hào)大缸和3號(hào)大缸適用艾默生TD2000系列
變頻器進(jìn)行控制，而4號(hào)大缸和卷取機(jī)適用艾默生TD3000系列矢量控制變頻器進(jìn)行控制。TD3000系列
變頻器適用于高速造紙、拉絲設(shè)備、注塑設(shè)備、機(jī)床設(shè)備、化纖裝置和電梯等場(chǎng)合，具有以下特點(diǎn)：
* 具有電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)功能，可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；
* 轉(zhuǎn)矩限定，防止頻繁跳閘；
* 轉(zhuǎn)矩控制與速度控制可在線切換；
* 啟動(dòng)預(yù)勵(lì)磁，加快矢量控制響應(yīng)速度；
* 具有零伺服鎖定功能，保持零速150%轉(zhuǎn)矩輸出。
一號(hào)機(jī)組變頻器的配置如表1所示。
表1 1號(hào)機(jī)組變頻器配置


三、控制系統(tǒng)
1號(hào)機(jī)組造紙生產(chǎn)線采用串行速度鏈開環(huán)模擬同步控制系統(tǒng)，如圖2所示。生產(chǎn)線統(tǒng)調(diào)速度由精密電
位器模擬給定，1號(hào)同步卡模擬輸入（0～10V）由電位器同步給定，其模擬輸出（0～10V）作為1號(hào)
變頻器及2號(hào)同步卡的控制輸入，2號(hào)同步卡輸出作為2號(hào)變頻器及3號(hào)同步卡的控制輸入……，串行
速度鏈開環(huán)模擬同步控制要求同步卡具有很好的電壓線性跟隨特性和高抗干擾能力，適合高速造紙
應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)微調(diào)某一傳動(dòng)點(diǎn)時(shí)，該傳動(dòng)點(diǎn)后級(jí)同步跟隨改變，前級(jí)不變。


圖2 造紙串行同步控制系統(tǒng)
四、調(diào)試步驟
TD2000變頻器控制原理圖參照TD2000用戶手冊(cè)，X1端子設(shè)為多段頻率1（爬行功能），由于生
產(chǎn)線50Hz對(duì)應(yīng)150米/分鐘，故爬行速度30米/分鐘對(duì)應(yīng)10Hz，參數(shù)設(shè)置如表2所示。
表2 TD2000數(shù)據(jù)配置


TD3000變頻器控制原理圖參照用戶手冊(cè)，采用無(wú)速度傳感器矢量控制，參數(shù)如表3所示。
表3 TD3000數(shù)據(jù)配置


電機(jī)參數(shù)辨識(shí)：由于原控制系統(tǒng)使用0～10V模擬電壓輸出，因此需要在AO1與GND之間并聯(lián)一個(gè)
500Ω電阻，提取相應(yīng)的電壓供外部指示。設(shè)完參數(shù)后，開始對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，辨識(shí)之前首
先應(yīng)使電機(jī)高速運(yùn)行15分鐘左右，并施加直流制動(dòng)，使電機(jī)達(dá)到一定的溫升，以彌補(bǔ)冷態(tài)參數(shù)
與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的差異（氣溫僅10℃左右），參數(shù)辨識(shí)結(jié)果如表4所示。
表4 TD3000 22KW電機(jī)辨識(shí)結(jié)果


五、結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)用戶要求，操作工從120米/分鐘一直調(diào)到180米/分鐘，同步效果非常理想，一直沒有進(jìn)
行微調(diào)，大大降低了操作勞動(dòng)強(qiáng)度。據(jù)操作工反映，1號(hào)機(jī)組目前的運(yùn)行速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該機(jī)組的設(shè)計(jì)能力140米/分鐘，充分證明了艾默生TD3000產(chǎn)品在造紙生產(chǎn)線的運(yùn)行是成功的。

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