丹佛斯變頻器在單層短周期貼面壓機上的應用

單層短周期貼面壓機是復合地板生產過程中在復合地板基板進行面膜貼壓的關鍵設備，其作業對象是復合地板基板以及面膜。其作業過程包括：借助傳動系統實現復合地板基板與面膜材料的準確輸送，以及借助專業模具進行壓膜和印花。

一、復合地板貼面工藝流程
就傳動系統而言，貼面壓機包括卸板車、裝板車和皮帶三部分。工作過程如圖1所示，并請參考所附的Flash動畫。其工藝流程分為以下工作步驟：
1. 裝板車、卸板車以及皮帶均處于初始位置靜止不動。此時將基板和所貼面膜放到皮帶上。
2. 卸板車向左運動靠近裝板車，停止后抓住基板和面膜。
3. 裝板車和卸板車同時向右運動，確保卸板車運動速度高于裝板車速度，兩者之間的速度差通過皮帶的正向運動來補償。
4. 裝板車到達預定的位置極限，即反向向左運動。卸板車繼續向右運動。
5. 裝板車回到初始位置，卸板車到達預定的位置，此時放下所夾持的基板與面膜，進入下一個工序進行壓膜與印花。

二、傳動控制要求
整個過程中，卸板車與裝板車之間的速度差v1-v2必須通過皮帶的運動v3來補償，以確保基板/面膜與皮帶保持相對靜止，無拖滑現象。也就是說，基板與面膜向右的最終運動速度v2+v3必須與卸板車的運動速度v1相等。否則將造成面膜皺紋，導致貼面失敗。
同時，卸板車的最終定位精度（±1mm）對印花模具的使用壽命影響很大。
最后，對裝板車向右運動的極限位置精度也有一定的要求，同時要求該極限位置可調，以便適應不同尺寸規格板材的壓膜需求，或者避免卸板車對基板和面膜的懸臂夾持時間過長。

三、傳動控制系統實現方案
根據上述傳動系統要求，并結合丹佛斯運動控制系列產品的特點，我們選用VLT5000以及SyncPos選項卡來實現卸板車電機M1、裝板車電機M2、以及皮帶M3的控制。
·卸板車電機M1：結合自身的編碼器反饋，采用SyncPos實現精確的定位控制。
·裝板車電機M2：結合自身的編碼器反饋，采用SyncPos實現精確的定位控制。
·皮帶M3：采用專用的差速模塊實現v1-v2的計算，輸出計算結果仿真編碼器信號的輸出形式，并作為控制M3的VLT5000的給定參考輸入，然后結合M3自身的編碼器反饋，實現M3的調速控制。
·總線通信：采用RS485實現三套傳動系統與系統控制PLC的連接，由PLC來實現整個系統的控制。
·差速模塊：基于TI DSP自行設計。該模塊以M1和M2的5V編碼器信號作為輸入，輸出兩者的速度差v1-v2作為M3的速度控制參考給定v3r。v3r同樣采用5V編碼器信號。差速模塊從皮帶驅動變頻器＋24V電源端子取電，并采用比較嚴格的屏蔽措施和電氣隔離手段，以確保可靠性。同時系統全部采用分辨率1024線的旋轉編碼器，電機最高轉速以1500rpm計算，則編碼器最大信號輸出頻率為1500k/60=25kHz，即信號最小周期為40μs，因此采用DSP實現是比較現實的選擇。

四、DSP差速模塊的設計
差速模塊的功能就是接收來自卸板車電機M1的轉速w1和裝板車電機M2的轉速w2輸入，輸出兩者之間的差速w3r，即w3r=w1-w2，作為皮帶電機M3的轉速給定，通過SyncPos實現主從控制。w1、w2和w3r信號的形式均為編碼器輸出/入的0—5V的A、B、Z三相脈沖系列。
CPU選用TI公司的TMS320F2808，100MHz時鐘頻率，35個GPIO，2路積分編碼器信號接口EQEP1、EQEP2（EQEP—Enhanced Quadrature Encoder Pulse）。
EQEP1、EQEP2經光藕隔離，接收w1、w2的編碼器脈沖信號輸入。為適應兩種編碼器信號（A、B、Z，和 、 、 ）形式的輸入，模塊設計了信號取反開關。輸出信號利用TMS320F2808的GPIO口來仿真一個完整的編碼器信號，并經光藕輸出。
電源模塊從變頻器+24V電源取電，輸出1.8V、3.3V、5V分別供DSP內核、I/O以及編碼器輸出。