FC 302 轉矩控制在中心卷曲設備上的應用

　　用戶基本數據:本客戶從事鋼聯線機生產及生產相關機械設備的制造,現正規劃三期生產廠房,前兩期主要設備皆仰賴進口,新廠房政策指示以自制為原則且改量現行設備,得利于上海津信扎實的技術基礎及迅速的售后服務能力,機械和電氣設計人員以丹佛斯產品納入整體規劃考慮,此客戶具成長空間,值得投入。

機械設備說明:

　　原機械設備:放卷部份由馬達搭配減速機,依據減速機的速比,限制放卷速度,收卷部份使用磁粉離合器控制.

控制缺失:

(1) 減速機速比固定,放卷速度無法依據生產需求調適

(2) 放卷線速度會隨著放卷輪的直徑的變化而變化

(3) 收卷輪控制精確度不足

(4) 整體系統價格昂貴

改善后方案:

　　放卷輪: 采取速度死循環控制模式,PLC 可依線速度及放卷輪的速度來計算出當下的放卷輪直徑,PLC 可根據此直徑的大小給定不同的速度命令,來完成系統運行時之線速度不變

　　收卷輪: 采取轉矩控制速度反饋死循環模式,相同的, PLC 可依線速度及收卷輪的速度來計算出當下的收卷輪直徑,PLC 可根據此直徑的大小給定不同的轉矩命令,來完成系統運行時之線張力不變

丹佛斯變頻器對于此應用的特點:

(1) 使用人員只需使用單一型號之變頻器(FC 300系列)可完成精密速度控制及轉矩控制.

(2) 丹佛斯通信協議(RS -485 Protocol )較其它廠牌明顯簡易許多,以此應用為例,就是使用通訊的方式給定,舍棄仿真量(模擬信號)方式.大大增加控制精度,再者,通信Baud rate 達到115,200,通信延遲小,改善系統響應速度.

(3) 全中文化(簡/繁體)操作界面,讓現場操作人員易于使用

(4) 標準內建Encoder feedback 接口,不需使用外部附件

(5) 丹佛斯變頻器采靜態馬達調適,對于機械系統已定型的設備,可免去負載拆裝的麻煩

進一步的技術分析:中心卷曲在各行各業中廣泛被使用,諸如紡織、塑化、金屬成品…等,丹佛斯公司針對于此,有各種不同的解決方案,說明如下:

(1) 變頻器轉矩控制

優點: 控制簡易

價格便宜

缺點:

1. 開環轉矩控制偏差量達20%,死循環轉矩控制最高亦只能達成5%偏差量

2. 固定的轉矩給定,張力會隨著滾輪直徑大小變化

3. 無法得知系統張力

4. 要維持定張力,必須使用外部控制器計算直徑送出轉矩命令(參考值)

(2)變頻器Process 控制

優點: 控制簡易

價格便宜

缺點:

1. 加減速狀態下,張力偏差大

2. 無法使用于半徑變化過大或的應用場合,且應用時線速度受限

3. PID 補償限制,張力控制穩定度不高

(3)變頻器使用Winder option Card

　　此解決方案與變頻器Process控制不同之處在于增加了線速度的偵測,可大幅改善加/減速的性能,然而,由于變頻器無法得知滾輪的直徑進行補償,滾輪的直徑變化量在應用上必須要考慮,目前市面上會使用控制器如PLC計算出滾輪直徑,給予變頻器前饋補償,進行更精確的控制

(5) 變頻器使用SyncPos Option Card

優點:

1. 無需外加任何控制器即可完成性能優異的中心卷曲應用

2. 馬達控制為死循環路控制系統,在極低速下可保持全扭力輸出且無馬達速度脈動的問題

3. 內建多重Taper 設計符合大多數應用的需求

4. 程序已標準化,應用只需調整參數設定

缺點: 需使用兩個Encoder加上Syncpos 卡,系統成本較高

　　總結:一般對變頻器供貨商而言,市場上通常會以能否提供中心卷曲應用的能力來考慮整體的技術指標,Danfoss對于此應用提供多種不同程度得解決方案,對于業務的進展及整體形象階有極其正面的幫助