MD系列變頻器在整經機上的應用

MD系列變頻器在整經機上的應用
(提供：深圳市匯川技術有限公司，應用領域：整經機)
[作者：肖尚輝]

摘 要 本文介紹了匯川MD320和簡易伺服非標變頻器在整經機上的應用及優勢。

關鍵詞 變頻控制 簡易伺服 恒線速 恒張力 脈沖輸入

一、前言
整經機是紡織行業不可缺少的設備，它將多個小盤上的線料整理到大盤上為后續織布做好準備。目前各個廠家整經機大致可分為三種控制方案：1）少數小型的整經機只控制線速恒定，不控制張力使收線盤收線里外松緊不均，這必然造成放線織布也松緊不均，嚴重影響布料的質量；2）張力和線速度分開控制，收線控制線速度后級用轉矩模式控制其張力，這樣容易造成張力與線速度控制相互影響，收線在做PID調節時造成張力的波動，且受慣量摩擦等的影響起停時容易造成松線和斷線；3）采用伺服控制，成本太高系統復雜，也帶來維修不便。本文以某機械廠的實例來介紹匯川MD系列變頻器在整經機上的應用，它具有配置簡練、邏輯清晰、控制效果好、成本低的優點。
二、系統構成
主要由兩變頻器控制的收線電機和張力調節電機及PLC、觸摸屏、編碼器、壓力傳感器和低壓元件等組成。如下圖所示

整經機示意圖

三、控制要求
a、線收盤時線速度和張力恒定、波動小、可無級調節；
b、起停經線松緊均勻不斷線；
c、必要的保護操作方便。
四、實現過程
a、恒線速度控制
收線變頻器控制線速恒定。由羅拉軸上的編碼器轉過的脈沖頻率和軸直徑即可算出線料的實際線速度（V=a*π*D/b V-線速度；a-每秒脈沖數；D-軸直徑；b-編碼器轉一圈產生的脈沖），通過DI5輸入（編碼器的B相）到變頻器作為線速度反饋，給定量通過HMI設定輸入PLC再通訊寫入變頻器，由變頻器內部PID計算構成閉環控制。但變頻器內沒有線速度這一物理量，因為只要控制羅拉軸上每秒轉過的脈沖數不變也就確保了線速度的恒定，為此DI5輸入最大頻率的參數F4-30要設為最高線速度時的脈沖頻率（零到最大脈沖頻率對應零到最大線速度，給定是設成由百分比其物理量為百分比再乘上最大線速度）。
b、恒張力控制
張力控制幾點說明
1）張力控制采用我司的簡易伺服非標變頻器，它的特點：要配PG卡（編碼器反饋卡）；必須運行在有傳感器矢量控制模式；輸入DI5多少脈沖電機就轉過相應的角度，其對應關系可通過FE-00脈沖比例系數來調整；用于小慣量位置控制。
2）FE-00脈沖比例設定是指從DI5輸入的指令脈沖與變頻器所帶電機的編碼器脈沖的比例，也就是當DI5輸入一個脈沖需要電機轉過幾個脈沖。
3）FE-02：調節器比例。變頻器對脈沖的調節是通過檢測DI5輸入的脈沖與編碼器脈沖之間的誤差（脈沖比例考慮在內）進行頻率調節，該參數即為調節器系數。越強調節越快，但穩定性會便差，反之調節慢，穩定性好。
4）為了控制簡單機械要求：張力傳感器的前后級（前級指主收卷后級指簡易伺服，以下相同）兩羅拉軸直徑相同；后級電機到羅拉軸的機械傳動比為1；兩個編碼器的規格一樣（每周脈沖量相同）。
張力控制原理：前級羅拉的編碼器的b相輸入到后級的DI5做為脈沖給定，當脈沖比例FE-00設為1時，后級電機轉過的角度就與前級羅拉軸轉過的角度相同，這樣就保證了兩羅拉軸同步運行。要保證張力恒定只需調整后級羅拉軸與前級羅拉軸的相對速度即可，根據壓力傳感器上的反饋張力和張力給定量（HMI設定輸入PLC再通訊寫入變頻器）經PLC內部PI計算來調整（通訊更改）后級的脈沖比例系數FE-00來改變電機的相對轉速，實現恒張力。
五、結論
該方案的張力控制由于采用收線羅拉上的編碼器做為簡易伺服變頻器的脈沖給定，當前級控制速度PID調節時羅拉軸轉速改變，輸入到后級變頻器上的脈沖相應改變，所以系統的后級張力調節是在跟蹤前級速度基礎上疊加一個量（改變脈沖比例系數），大大減少了速度調節對張力的影響。系統是用位置控制保證張力的，因此機械慣量摩擦等因素對張力影響很小，起停平穩張力控制精度有了很大提高。本方案配置簡練、邏輯清晰、控制效果好、成本低的優點已在紡織行業中廣泛應用。