艾默生在檢品復卷機控制系統中的應用

一 引言

　　檢品機是一種具有高精度、高靈敏度的復卷、檢品設備。適用于卷筒狀的印刷薄膜、復合薄膜及卷筒紙制品的印刷、涂布、復合后的全自動品質檢驗，也可用于上述材料的復卷，是印刷、涂布、復合等工序必不可少的檢驗設備。

　　二 系統選型設計

　　2.1觸摸屏選型設計

　　本系統選用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸觸摸屏， 顯示色彩為64K色，解析度為 320×240像素。 按鍵包括 1 個清單鍵和 5 個使用者定義的功能鍵。 此外還有三個 RS232、RS422 和 RS485 的通訊接口， 以及 2個 USB連接口。 內建的 CF 卡插槽可以讓您擴充歷史記錄和配方，以及進行數據備份。 前蓋為 IP65 等級，這樣對于任何方向的低壓水流沖洗，它都能提供保護效果。

　　2.2 PLC選型設計

　　系統選用了艾默生EC20-1614BRA可編程控制器，作為主控單元，主要用于實現的邏輯控制功能；外加一個EC20-4DA模擬量輸出模塊作為擴展模塊，主要用于實現系統的線速度設定和張力給定功能。

　　EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有極快的運算速度，和12K步的大程序容量，并且自帶兩個通信口，一個通信口用于與觸摸屏通信，實現系統的參數設定與狀態顯示功能，另一個通信口用于與變頻器通信，實現變頻器運行狀態的讀取，以及參數設定功能，這樣大大降低了用戶成本。

　　2.3 變頻器選型設計

　　系統選用了艾默生EV6000變頻器，用于系統的驅動及張力控制功能。

　　EV6000是艾默生最新推出的一款創新型平臺產品，集自主研發的無速度傳感器矢量控制的核心算法技術、伺服定位控制技術、EMC技術和可靠性技術的優勢與一身，使之在性能上有了質的飛躍。

　　EV6000高性能矢量控制變頻器擁有超大功率范圍，可以從0.4到250kW之間進行選擇，而它的最高輸出頻率也可高達1000Hz。EV6000可以實現無PG矢量控制和有PG矢量控制驅動永磁同步電機，而且在無PG矢量控制時，能在0.25Hz下可以滿足200%額定負載突變時轉矩能快速地響應和穩定運行，能滿足眾多低速大轉矩應用要求，在變頻低頻脈動技術難題上邁出了一大步，處于國際領先水平。

　　三 系統介紹

　　3.1 系統原理介紹

圖一 系統原理圖

(1) 觸摸屏：通過觸摸屏，用戶可以對工作速度、運行張力、料卷直徑等參數進行設置；并且，通過觸摸屏，可以顯示設備的當前運行狀態，并對當前的故障信息進行顯示，以便用戶作進一步處理。

　　(2) EC20控制器：該控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整個系統的控制中心，協調外圍設備的動作，并按用戶設定的工藝控制設備的運作。通過EC20-4DA模塊對變頻器作張力給定和頻率設定。

　　(3) 變頻器：本系統采用EV6000變頻器做收放卷控制，通過該變頻器可保證檢品機械的張力恒定、速度穩定，是整套系統的控制核心部分。

　　3.2控制流程圖

　　3.2.1系統正常啟停流程：

圖二 系統正常啟停流程圖

正常啟停流程主要是用于用戶查找產品缺陷，當發現缺陷時，用戶通過按鈕記錄當前位置，以備查找；難點主要是在于加減速，以及零頻時張力的控制。

　　3.2.2檢查點啟停流程：

圖三 檢查點啟停流程圖

檢查點流程主要是用于缺陷的查找，這也是該設備的最重要的功能之一，本系統是通過硬件中斷的方法記錄缺陷的位置的，所以，可以比較準確的發現缺陷的位置。由于本過程涉及到多次啟停，而且在任何速度下都要保持張力穩定，所以對變頻的張力控制性能要求很高。

　　3.3電氣原理圖

圖四 張力控制示意圖

圖四是整個系統的張力控制示意圖，EV6000作為主驅動，控制整個系統的運行，EV6000張力控制用變頻，驅動收/放卷電機，通過張力傳感器反饋回來的張力的大小，做閉環控制，以保證整個系統的張力恒定、速度穩定。利用編碼器與變頻器作閉環控制，使變頻器可以在高速度精度和恒張力下運行，同時PG3把信號送給EC20，由PLC計算當前的運行速度、距離等數據。

　　PLC實現傳動點的協調控制，邏輯控制處理。PLC實現線速度，運行命令傳遞到變頻器，并收集變頻器的運行狀態。同時傳遞變頻器參數修改信息。

　　選用EV6000張力控制專用變頻器實現放卷和收卷控制，選用EV6000高性能矢量控制變頻器實現主牽引控制。變頻器以閉環矢量控制運行，安裝脈沖編碼器（PG），編碼器信號類型：集電極開路輸出型；

　　收、放卷變頻器工作于張力閉環速度模式，EV6000自帶卷徑計算功能和斷帶檢測功能。
為了保證系統的快速起停要求，尤其是急停的技術指標。變頻器都需外接制動電阻。
3.4電氣配線圖

　　3.4.1 主驅動變頻器接線圖

圖五 主牽引變頻器接線圖

變頻器通過端子進行起停運行控制，運行方向設定，運行速度設定，故障停機和復位處理。

　　3.4.2 收、放卷變頻器接線圖

圖六 收、放卷變頻接線圖

變頻器通過端子進行起停運行控制，運行方向設定，張力給定設置，張力方向設定，運行線速度設定，收、放卷模式設定，初始卷徑復位，故障停機和復位處理。

　　四 參數設置

　　1 牽引變頻器參數設置

　　牽引電機選用的是艾默生高性能變頻器EV6000-4T0220G，以下是該變頻的主要功能碼設置。

2收、放卷變頻器參數設置

　　收放卷電機選用的是艾默生高性能張力專用型變頻器EV6000-T-4T0370G，以下是該變頻的主要功能碼設置。

調試步驟及注意事項

　　l 檢查電氣接線；

　　l 脫開負載，進行電機參數調諧；
　
　　l 某一確定速度下，用測速器對電機和卷取輥進行速度測試，根據測試結果計算各傳動點的傳動比并設置；

　　l 設置基本參數，試運轉，觀察電機運行方向，調整到正確的方向；

　　l 穿料，帶料調試，根據效果合理調整各參數設置，直到符合控制要求；

　　l 在機臺規格所規定的線速度范圍內，從最低線速度到最高線速度進行試車運行，觀察控制效果，根據需要調整參數；

　　l 在空芯卷徑和最大卷徑之間試車運行，觀察控制效果，根據需要調整參數；

　　l 參數備份，上傳到操作面板，并記錄　
　
　　五 結束語

　　檢品機控制系統是一種對張力要求較為嚴格的電氣控制系統，無論是在零頻，還是在高速運行狀態下，EV6000張力專用變頻器均表現出極為優良的張力控制性能，最小張力可以控制到1.0kg，而保持張力的恒定，該方案對其它類似的張力控制系統具要重要的參考價值。