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采用艾默生通用变频器实现的切纸机应用方案彩印机

时间:2022/08/05 13:58:41 编辑:

采用艾默生通用变频器实现的切纸机应用方案

采用艾默生通用变频器实现的切纸机应用方案 2011年12月10日 来源: 一、引言在造纸行业中,经常需要高精度同步控制,特别是切纸机这样的机械,对于位置精度要求极高的情况下,靠通用变频器速度控制已经难以满足要求,一般只有采用直流或者交流伺服来解决,成本较高。本文针对这一情况,提出了采用艾默生网络能源有限公司生产的TD3000通用变频器的实现方案。二、 系统组成图1 采用通用变频器控制的切纸机系统图1中只画出有送纸和切纸相关部分的连接图,放卷控制和传送带控制等无关部分在图中未画出。1# INV采用标准TD3000产品,2# INV采用具有伺服功能的TD3000非标变频器,两台变频器由PLC通过RS485通信来控制。1# 变频器采用闭环矢量速度控制模式,速度精度可以达到0.1%以上,控制送纸辊的转速,同时送纸电机的速度经过X8进入2# 变频器作为同步跟踪控制的脉冲输入源,用来控制切纸辊的转动速度和位置。三、 工作原理框图图2 切纸机控制原理框图1、 原理分析INV 1# 工作于闭环矢量控制,K1为送纸机械减速比;INV 2# 工作于伺服控制模式,其中K通过上位机来设定,由切纸长度唯一确定,K2为切纸机械减速比。闭环矢量控制的速度、电流控制双闭环原理框图在图中未画出。K的推导计算如下:送纸线速度 (m/s) (1)切纸长度 (m) (2)式中, N1为送纸电机转速,K1为送纸机械减速比,V1为线速度,D1为送纸辊的直径,T2为切纸辊转动一圈的周期。由式(2)、式(1)得 (3)同时我们可以采用切纸辊的转速 ,求出T2 (4)由式(3)与式(4)相等,即整理得(5)定义式(5)为跟踪速度增益K(6)改变不同的纸的长度L,可根据式(6)求出不同增益K,只要上位机实时地改变K,就可以实时调整切纸的长度。另外,需要注意的一点是,在本文的分析中,隐含了一个前提,那就是切纸辊旋转一周,即完成一次切纸过程。证明过程如下:切纸线速度 (m/s) (7)式中,D2为切纸辊的直径。由式(1)与式(7)相等,可以求出 (8)对照式(6)和式(8),可以得到,即2、精度分析a、跟踪误差由于INV 2# 采用伺服控制,由于送纸电机的加减速过程一般比较缓慢,加减速时间可达到30到60秒,甚至更长,因此切纸机位置动态跟踪误差可以做到五个脉冲以内,则整个切纸过程跟踪最大误差 可以控制在式(9)要求的范围内。在稳态过程中,由于TD3000闭环矢量的高精度,可以保证稳态跟踪误差小于两个脉冲,跟踪稳态误差只有动态1/4。 (9)式中, 为误差脉冲数, 编码器每转脉冲数。可以看出编码器每转脉冲数增大,可以减小跟踪误差,但是由于编码器接口速度限制,一般不超过50kHz,选用2000P/R的编码器已经到了极限。假设D2为400mm,P为2000P/R,K2为14,代入式9,可以求出最大跟踪误差为0.22mm,稳态跟踪误差为0.08mm。b、速度分辨率误差1#1NV变频器频率分辨率为0.01Hz,对应电机转速分辩率为0.3rpm(按照4极电机考虑),经过X8输入对应每分钟脉冲为600个,每秒种则对应10个。根据(a)的计算,速度分辩率造成的误差将小于0.44mm/s,假设切纸机的最高线速度为2m/s,速度精度将达到万分之二,完全可以满足高速切纸机的要求。实际上,由于在本方案中,INV 2# 完全跟踪INV 1# 转速和位置,即使有速度分辨率误差,对输出切纸精度也无任何影响。c、跟踪速度增益K的分辨率对精度的影响假设切纸

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