应用机械: 金属线残余扭转校形机
应用客户: 上海张家港骏马机械集团
用户基本数据:本客户从事钢联线机生产及生产相关机械设备的制造,现正规划三期生产厂房,前两期主要设备皆仰赖进口,新厂房政策指示以自制为原则且改量现行设备,得利于上海津信扎实的技术基础及迅速的售后服务能力,机械和电气设计人员以丹佛斯产品纳入整体规划考虑,此客户具成长空间,值得投入。
机械设备说明:
原机械设备:放卷部份由马达搭配减速机,依据减速机的速比,限制放卷速度,收卷部份使用磁粉离合器控制.
控制缺失:
(1) 减速机速比固定,放卷速度无法依据生产需求调适
(2) 放卷线速度会随着放卷轮的直径的变化而变化
(3) 收卷轮控制精确度不足
(4) 整体系统价格昂贵
真实应用图
改善后方案:
放卷轮: 采取速度死循环控制模式,PLC 可依线速度及放卷轮的速度来计算出当下的放卷轮直径,PLC 可根据此直径的大小给定不同的速度命令,来完成系统运行时之线速度不变
收卷轮: 采取转矩控制速度反馈死循环模式,相同的, PLC 可依线速度及收卷轮的速度来计算出当下的收卷轮直径,PLC 可根据此直径的大小给定不同的转矩命令,来完成系统运行时之线张力不变
系统操作示意图
丹佛斯变频器对于此应用的特点:
(1) 使用人员只需使用单一型号之变频器(FC 300系列)可完成精密速度控制及转矩控制.
(2) 丹佛斯通信协议(RS -485 Protocol )较其它厂牌明显简易许多,以此应用为例,就是使用通讯的方式给定,舍弃仿真量(模拟信号)方式.大大增加控制精度,再者,通信Baud rate 达到115,200,通信延迟小,改善系统响应速度.
(3) 全中文化(简/繁体)操作界面,让现场操作人员易于使用
(4) 标准内建Encoder feedback 接口,不需使用外部附件
(5) 丹佛斯变频器采静态马达调适,对于机械系统已定型的设备,可免去负载拆装的麻烦
进一步的技术分析:中心卷曲在各行各业中广泛被使用,诸如纺织、塑化、金属成品…等,丹佛斯公司针对于此,有各种不同的解决方案,说明如下:
(1) 变频器转矩控制
优点: 控制简易
价格便宜
缺点:
1. 开环转矩控制偏差量达20%,死循环转矩控制最高亦只能达成5%偏差量
2. 固定的转矩给定,张力会随着滚轮直径大小变化
3. 无法得知系统张力
4. 要维持定张力,必须使用外部控制器计算直径送出转矩命令(参考值)
(2)变频器Process 控制
优点: 控制简易
价格便宜
缺点:
1. 加减速状态下,张力偏差大
2. 无法使用于半径变化过大或的应用场合,且应用时线速度受限
3. PID 补偿限制,张力控制稳定度不高
(3)变频器使用Winder option Card
此解决方案与变频器Process控制不同之处在于增加了线速度的侦测,可大幅改善加/减速的性能,然而,由于变频器无法得知滚轮的直径进行补偿,滚轮的直径变化量在应用上必须要考虑,目前市面上会使用控制器如PLC计算出滚轮直径,给予变频器前馈补偿,进行更精确的控制
(5) 变频器使用SyncPos Option Card
优点:
1. 无需外加任何控制器即可完成性能优异的中心卷曲应用
2. 马达控制为死循环路控制系统,在极低速下可保持全扭力输出且无马达速度脉动的问题
3. 内建多重Taper 设计符合大多数应用的需求
4. 程序已标准化,应用只需调整参数设定
缺点: 需使用两个Encoder加上Syncpos 卡,系统成本较高
总结:一般对变频器供货商而言,市场上通常会以能否提供中心卷曲应用的能力来考虑整体的技术指标,Danfoss对于此应用提供多种不同程度得解决方案,对于业务的进展及整体形象阶有极其正面的帮助