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臺(tái)達(dá)VE變頻器在燙金機(jī)收卷上的應(yīng)用

福州印刷網(wǎng)    2010-2-22 15:07:39   來源:福州印刷網(wǎng)


  1 引言

  燙金紙是一種裝潢專用紙張,主要用于煙酒糖果等快速消費(fèi)品的美化包裝。

  燙金紙生產(chǎn)屬于非油墨特種印刷工藝。燙金是指在一定的溫度和壓力下將電化鋁箔燙印到承印物(基紙)表面的工藝過程,是印后整飾工藝環(huán)節(jié)。燙金工藝提高印刷品的附加值和科技含量,對(duì)印刷品起著獨(dú)特的裝飾作用,深受終端商品美化包裝行業(yè)歡迎。

  2 工藝描述

  燙金加工工藝流程由基質(zhì)紙卷和電化鋁箔卷放卷系統(tǒng)和燙金紙收卷系統(tǒng)同步驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn),當(dāng)基紙經(jīng)過燙過金后,要以一定的張力卷繞成一卷,方便后道工序使用。因此燙金工藝流程是典型的恒張力控制體系,燙金紙工藝裝備如圖1所示。


 
圖1 燙金紙工藝裝備

  由于基紙的脆性特性,要求燙金紙收卷張力控制要求非常穩(wěn)定,否則,紙很容易被拉斷。傳統(tǒng)的燙金紙紙收卷普遍使用張力控制器集成磁粉離合器,磁粉離合器是根據(jù)電磁原理利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩。磁粉在長(zhǎng)期使用后會(huì)發(fā)生氧化而產(chǎn)生磨耗,導(dǎo)致扭矩變小,所以要經(jīng)常更換,使用成本較高,并且需要頻繁維護(hù)。

  隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展,用變頻器加普通電機(jī)控制電機(jī)做收卷的應(yīng)用越來越廣泛。應(yīng)用變頻器做收卷,可以做到設(shè)備免維護(hù),提高收卷的速度與精度,可有效降低客戶的使用成本。

  3 VE變頻器恒張力系統(tǒng)

  基于臺(tái)達(dá)VE系列矢量變頻器的燙金紙恒張力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)由放卷變頻器和收卷變頻器兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。牽引變頻器的模擬量輸出作為收卷變頻器(VE)的線速度(ACI/AVI2)給定,張力傳感器信號(hào)經(jīng)放大器后轉(zhuǎn)變成0-10V信號(hào)進(jìn)入收卷變頻器的AVI,作為反饋,張力設(shè)定由外部電位器調(diào)整(AUI)。另外,收卷變頻器的MI5多功能輸入端子定義為卷徑復(fù)位功能,收卷變頻器的運(yùn)行信號(hào)接到上位的牽引變頻器的運(yùn)行輸出端子。


 
圖2 臺(tái)達(dá)矢量變頻恒張力系統(tǒng)

  張力是系統(tǒng)重要的控制變量。張力變量的獲得既可以采用浮動(dòng)輥(Dancer),也可以采用張力傳感器(Load cell)。張力傳感器比浮動(dòng)輥響應(yīng)快,且允許調(diào)整的量很小,故要求電機(jī)速度反應(yīng)很快,因此我們?cè)陔姍C(jī)上加裝了1000線AB相編碼器,使電機(jī)本身做FOC(矢量)+PG(編碼器)控制,提高電機(jī)的響應(yīng)速度和控制精度。使用FOC+PG的控制模式還有1個(gè)好處就是,當(dāng)收卷軸直徑不斷變大時(shí),線速度是固定的,因此收卷軸的轉(zhuǎn)速越來越低,傳統(tǒng)的VF控制在低速下,速度控制的不是很穩(wěn),會(huì)導(dǎo)致大卷徑時(shí)張力波動(dòng),臺(tái)達(dá)VE變頻器用FOC+PG控制可以實(shí)現(xiàn)零伺服的功能,電機(jī)在滿負(fù)載的情況下,電機(jī)轉(zhuǎn)速也控制的十分穩(wěn)定。

 4 VE變頻器恒張力系統(tǒng)調(diào)試

  4.1.準(zhǔn)備工作

  接好電源電機(jī)線,讓電機(jī)空載,并設(shè)好以下參數(shù):

  00-10=0, 控制方式為V/F
  01-00= 100HZ最大操作頻率
  01-01=50HZ 電機(jī)額定頻率
  01-02=380V 電機(jī)額定電壓
  05-02= 4KW 電機(jī)額定功率
  05-03= 1410RPM 電機(jī)客戶轉(zhuǎn)速
  05-04 = 4 電機(jī)極數(shù)

  然后將05-00=1(動(dòng)態(tài)測(cè)量電機(jī)參數(shù)),按面板RUN鍵,電機(jī)開始自學(xué)習(xí)。

  自學(xué)習(xí)成功后,將

  00-10=3 控制方式為FOC+PG
  01-12=1 加速時(shí)間
  01-13=1 減速時(shí)間
  10-00=1000 編碼器線數(shù)
  10-01=1 編碼器輸入形式

  改變面板上的設(shè)定頻率值,并按RUN/STOP,看電機(jī)閉環(huán)運(yùn)行速度正常否?

 。ㄒ陨鲜菧y(cè)電機(jī)參數(shù)及判斷編碼器是否正常)如果正常,將電機(jī)聯(lián)上負(fù)載,設(shè)置:

  00-02=2,將面板拔下來再插回去,將11號(hào)群組功能打開:11-00=2,測(cè)量負(fù)載慣量,

  顯示參數(shù)11-01的值。然后讓變頻器測(cè)負(fù)載慣量,通過PU面板讓電機(jī)分別以低速(10hz),中速(25hz),及高速(45hz)正轉(zhuǎn)10秒,再反轉(zhuǎn)10秒,重復(fù)5-10次。觀察11-01的值,當(dāng)11-01的值變化不大后,再根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整以下參數(shù):

  11-02 低速頻寬
  11-03 高速頻寬
  11-11 零速頻寬

  至此,電機(jī)矢量控制模式識(shí)別工作完畢,可以進(jìn)入實(shí)際調(diào)試。

  3.2 實(shí)際調(diào)試

 。1)收卷功能參數(shù)設(shè)定:

  先設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)命令來源:00-21=1,由外部端子控制。
  再設(shè)定02-05 = 44,將MI5設(shè)定為卷徑復(fù)位。
  然后將03-00 = 11設(shè)定AVI為張力PID回授訊號(hào)
  03-01 =12 設(shè)定AVI2為線速度來源
  03-20 =14 設(shè)定AUI為張力PID目標(biāo)值(張力閉回路)
  03-12 =1 將ACI輸入轉(zhuǎn)變成AVI2,同時(shí)要將控制板上的SW2指拔開關(guān)打到AVI2

  之后,設(shè)定08-21 = 1 啟動(dòng)變頻器收放卷功能,08-22 =2(收卷模式)08-23=285,08-24=75(機(jī)械齒輪比分子及分母)08-25=2(張力命令由AUI給定)08-38=80(最大線速度),08-43=600(最大卷徑)08-44=85(最小卷徑),08-46=85(初始卷徑,即MI5接通后,當(dāng)前卷徑設(shè)為此值)。這樣設(shè)定后,機(jī)器就可以運(yùn)轉(zhuǎn)了。

  (2)PID參數(shù)調(diào)整:

  在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定PID,由于大卷與小卷的卷徑相差有7-8倍,一組PID參數(shù)很難適應(yīng),因此設(shè)定08-28=1,(PID根據(jù)卷徑實(shí)時(shí)調(diào)整)如圖3所示:

圖3 PID根據(jù)卷徑實(shí)時(shí)調(diào)整

  在小卷時(shí),P大,I小,以便讓設(shè)備快速啟動(dòng)。在大卷時(shí)P小,I大,以使運(yùn)行時(shí)張力控制更穩(wěn)定。最終調(diào)整的參數(shù)如下:08-29=6.5(P1) 08-30=40(I1) 08-32=5 08-33=50

  2.3 由于張力傳感器反應(yīng)十分靈敏,設(shè)備的震動(dòng)也會(huì)引起張力的波動(dòng),這對(duì)于變頻器來說,就是干擾信號(hào),為了將此信號(hào)去除,我們通過調(diào)整03-13(AVI濾波)來解決,最終的參數(shù) 03-13=0.2。

  5 結(jié)束語

  臺(tái)達(dá)VE系列高性能矢量變頻器替換磁粉離合器后,無論是小卷還是大卷,都能精確控制燙金工藝張力,電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,大大提高燙金設(shè)備的穩(wěn)定性,并降低了最終客戶的使用成本,得到了OEM客戶和最終用戶的認(rèn)可與信賴。



本文關(guān)鍵詞:臺(tái)達(dá)VE變頻器在燙金機(jī)收卷上的應(yīng)用
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