• 艾默生CT工控產品在檢品復卷機控制系統中的應用
    艾默生CT

    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。

    功能碼     參數設置
    F0.06 電機與模式選擇 1 帶PG矢量控制,異步電機
    F2.00 主設定頻率源選擇 3 AI模擬給定
    F05.00 運行命令通道選擇 1 端子運行命令通道
    F14.00 多功能輸入端子X1功能選擇 9 外部復位輸入
    F16.00 模擬量輸入類型選擇 0 -10~10V
    F16.01 端子輸入功能選擇 1 主設定頻率給定
    F17.00 模擬量輸出類型選擇 0 0~10V
    F17.01 模擬量輸出端子AO1功能 0 輸出頻率
    F17.05 模擬量輸出端子AO2功能 0 輸出頻率
    F19.00 協議選擇 0 MODBUS協議
    F19.01 通訊配置 012 1-8-1-E格式,RTU,19200bps
    F19.02 本機地址 3 本機地址
      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。
    功能碼 注釋   收卷參數設置
    F0.06 電機與模式選擇 1 帶PG矢量控制,異步電機
    F2.00 主設定頻率源選擇 3 AI模擬給定
    F05.00 運行命令通道選擇 1 端子運行命令通道
    F14.00 多功能輸入端子X1功能選擇 109 張力方向切換端子
    F14.01 多功能輸入端子X2功能選擇 108 收/放卷切換端子
    F14.02 多功能輸入端子X3功能選擇 9 外部復位輸入
    F15.02 繼電器R1輸出功能選擇 16 變頻器故障
    F15.03 繼電器R3輸出功能選擇 43 斷帶輸出
    F16.00 模擬輸入性質 00 AI1:電壓輸入, AI2:電壓輸入。
    F16.01 AI1功能選擇 23 線速度輸入
    F16.11 AI3功能選擇 20 張力設定
    F19.00 協議選擇 0 MODBUS協議
    F19.01 通訊配置 012 1-8-1-E格式,RTU,19200bps
    F19.02 本機地址 4 本機地址
    F31.00 張力控制選擇 3 閉環張力速度模式
    F31.01 卷取模式 0/1 收卷電機:收卷模式 放卷電機:放卷模式
    F31.02 張力設定選擇 1 AI模擬給定
    F31.03 張力方向設定 0  
    F31.12 閉環張力控制張力錐度起效選擇 1 錐度有效
    F31.13 線速度輸入選擇 1 模擬量設定
    F31.18 卷徑選擇 1 線速度計算
    F31.30 初始卷徑選擇 0 數字設定
    F31.50 斷帶檢測功能選擇 2 允許,報故障
      五 調試步驟及注意事項
      檢查電氣接線;
      脫開負載,進行電機參數調諧;
      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;
      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;
      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;
      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;
      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;
      參數備份,上傳到操作面板,并記錄
     六 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。

     
     
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