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解决方案
木工机械
东力科创 CT100 变频器在板材牵引机上的应用
引言
房地产行业的迅猛发展使得陶瓷和木材行业的发展蒸蒸日上。但陶瓷的生产加工环境污染大，木材的大规模投入导致森林绿化锐减。随着人类环保意识的增强，越来越多的新材料产品应运而生。安徽广德县某木工机械采用全新的聚乙烯低发泡钙塑板，其具有机械强度高，缓冲性能佳，温度适应性强，耐辐射等优势。但在生产加工过程中易变性，且印花要求高。因此对驱动部分有极高的要求。本文以东力科创CT1系列变频器在该现场的应用，详述东力科创在木材牵引机行业的应用方案。
板材牵引机电控原理介绍
数控雕刻机电控系统组成
牵引机功能介绍：板材牵引机的作用是生产固定厚薄、固定宽度和具有特殊印花的塑料板，该板成型后用于房产建设。加工的前一部分工序为塑料挤出机，即塑料挤出机将原材料混合热塑成型挤出后，板材牵引机构将挤出的板材牵引拉出。但是由于前端挤出机出来的物料不一定均匀，因此可能会导致有的板材宽，有的板材窄。因此需加装位置传感器以做宽度信号反馈。
控制要求
1、低频力矩大，稳速精度高：因为实际运行的转速不高，因此一定要保证恒转矩输出，即使在低俗也要保证很大的出力；需要保证板材厚薄一致，因此稳速精度一定要高，否则会导致出来的板材厚薄不均。
2、宽度定位控制：需要保证宽度一致，因此需要宽度定位，可通过位置传感器进行位置信息采样，作为板材宽度信号反馈。变频器通过接受宽度信号了解当前来料的多少，判断是需要升速还是降速。
3、复合频率给定：大多数情况下标准转速即可满足要求，因此需给定一个基本合适的基频给定。偶尔来料不均匀需要频率调节，变频器通过PID调节输出一个复合频率，叠加频率保证响应当前宽度信息，保证物料异常时也可款速响应。
4、调节频率可控：调速太慢会导致系统响应偏慢，板材厚薄不均；调速太快会导致转速波动大，印花面不够均匀。因此叠加频率需加上下限限定。
数控雕刻机电控样图
东力科创CT100变频解决方案
控制方案
方案说明
变频器的启停方式为端子启停，即通过数字量输入端子实现通过外部按钮给变频器DI1/DI命令，实现电机的起停。
考虑到系统紧急故障时可能需要快速刹车以避免机械损坏，通过DI3为端子实现急停功能。变频器故障信号通过可编程继电器端子输出，在变频器故障时系统接收故障信号以避免误动作导致的机械损害。故障清除后可通过复位端子解除故障锁定。
由于系统采用的是两路频率源叠加，在试机过程中可能会带来不变，因此加了一路单动开关，在调试模式时可以通过单动按钮实现频率源的切换。
系统调速方式为两路频率组合叠加，主给定为键盘给定，从给定为PID给定，从给定调节量小，设定一个较小的上下限即可。
具体工况
| 电机 | 额定电压 | 额定电流 | 额定转速 | 额定频率 | 额定功率 |
| 主轴电机 | 380V | 4.8A | 1440rpm | 50HZ | 2.2KW |
参数设置
| 功能码 | 设定值 | 功能描述 | 备注 |
| F00.00 | 1 | 控制模式选择 | 矢量控制模式 |
| F00.01 | 1 | 起停控制模式 | 端子起停模式 |
| F00.02 | 2 | 主频率给定模式 | 键盘设定 |
| F00.03 | 5 | 辅助频率给定 | PID调节量 |
| F00.05 | 3 | 频率给定方式 | X+Y频率给定 |
| F00.14 | 5S | 加速时间 | 可适当调整 |
| F00.15 | 5S | 减速时间 | 可适当调整 |
| F01.02 | ---- | 额定功率 | 一定要按照电机铭牌进行设置以保证自学习出来的参数正确。 |
| F01.03 | ---- | 额定频率 | -- |
| F01.04 | ---- | 额定转速 | -- |
| F01.05 | ---- | 额定电压 | -- |
| F01.06 | ---- | 额定电流 | -- |
| F06.01 | 1 | 正转运行模式 | -- |
| F06.02 | 23 | 单动运行模式 | 单动模式下频率给定切换到主频率给定 |
| F06.03 | 6 | 紧急停车 | -- |
| F06.04 | 7 | 故障复位 | -- |
| F07.03 | 2 | 故障输出 | -- |
| F09.01 | 50 | PID给定值 | -- |
| F09.04 | 5% | PID调节上限 | 叠加频率最大25转 |
| F09.05 | -5% | PID调节下限 | 叠加频率最小-25转 |
| F09.06 | 1.2 | PID比例增益 | -- |
| F09.07 | 0.8 | PID积分时间 | -- |
| F12.00 | 2 | 本机通讯地址 | -- |
| F12.01 | 4 | 通讯波特率 | -- |
| F12.02 | 0 | 校验方式 | -- |
现场图片
关键点说明：由于前端喂料机构转速基本恒定，因此辅助调节部分调节量不需要太大。如果辅助频率调节太小，对于位置信号的响应偏慢，会导致出板宽度厚薄不均；如果辅助调节频率太大，单位时间内转速变化太大，会导致板材印花部分异常，印出来的花纹或深或浅：因此PID调节上下限需做合理的设定。
CT100系列变频器技术说明
深圳市东力科创技术有限公司CT100变频器以DSP控制系统为平台，采用国内技术领先的无PG矢量控制技术，并配合多种保护方式，可应用于异步电机，提供优异的驱动性能。产品在风道设计，硬件配置，软件功能方面都极大的提升了客户易用性及环境适应性。
技术特点
◆ 准确的电机参数自学习：准确的旋转或静止的电机参数自学习，调试方便，操作简单，提供更高的控制精度和响应速度
◆ 矢量化的V/F控制：自动定子压降补偿和转差补偿，保证VF控制模式下也可有优异的低频大转矩和转矩动态响应。
◆ 软件限流限压功能：良好的电压、电流限制，有效进行关键控制参数限幅以降低变频器的故障风险。
◆ 多种制动模式：提供多种制动方式，保证系统停机稳准快。
◆ 环境适应性强：较高的整机过温点，独立的风道设计，加厚三防漆处理，更适合在木工机械湿度大，木材粉末多的场合。
◆ 转速追踪再起动功能：实现对旋转中的电机的无冲击平滑起动。
◆ 自动电压调整功能：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒。
◆ 全面的故障保护：过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能。
结束语
板材牵引机的功率很小，控制方案也不是很复杂，但是其对于转速调节的精度和板材宽度的信息反馈却很敏感，因此需要做非常精细的调节。CT100系列变频器是深圳市东力科创技术有限公司新开发的高性能开环矢量变频器，其卓越的性能和丰富的功能使其在数控板材牵引机上得到了非常好的应用，得到了客户的极佳赞誉。
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