英威腾Goodrive12变频器在旋切机上的应用
2012/6/14 17:12:58
摘 要：森林资源的日益匾乏, 对木材资源的综合高效利用已成为摆在木工设备制造业和木材加工业面前的重要课题。英威腾电气股份有限公司自主研发生产的Goodrive12高性能矢量变频器以其高稳定性，高可靠性及优异的刹车控制性能，在中型木材旋切机应用领域获得一致好评。
关键词：Goodrive12 木材加工机械 无卡旋切机
一、引言
目前多层板生产厂家在单板生产过程中, 采用传统的有卡定心圆木旋切机进行加工，这种加工方法精度高，质量好。但是, 由于卡心的存在， 旋切圆木直径在200mm 左右时，就无法在有卡旋切机上加工；而且圆木直径较小时，圆木刚度降低， 旋切单板质量较差， 这时如果将剩余的木芯抛弃或加工成木工芯板,均会造成原材料的极大浪费，从而增加单板的生产成本。于是厂家普遍采用无卡圆木旋切机对剩余木芯进行再次旋切， 使原材料得到了充分利用。随着经济的快速发展，机床工业也有了飞跃的发展：体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。本文将着重论述变频器在无卡旋切机上的应用。
二、旋切机的特点
Goodrive12旋切机专用变频器是在英威腾Goodrive300变频器产品平台上开发的一款专用产品。变频器将旋切机原控制系统中的控制器/PLC功能集成到变频器内，可将控制器/PLC省掉，并且具有旋切和分断一体控制。用于木材的旋切加工，具有旋切厚度均匀、精确，木材分断时可精确控制最后一张木材长度，完全符合客户需求，可以使客户无缝切换。在与同类竞争产品相比，具有以下产品功能优势：
· 独特厚度补偿，效果更佳；
· 定时停机，还来更加灵活的商务操作；
· 旋切、定长分断一体控制。
客户对价格敏感，可通过简易设计、经济定位，在OEM客户中具有价格竞争力。
图1 旋切机现场示意图
三、旋切机的控制要求
本文仅以国内某厂家生产的旋切机使用现场的要求为例进行说明，具体控制要求如下：
· 优异速度控制精度，低频转矩特性，良好弱磁控制；
· 刹车性能优异，必须满足急停急启，且正反转切换必须迅速；
· 调试简单，支持参数静态自学习；
· 良好的过载能力及环境适应能力，运行可靠性高；
· EMC性能优异，避免变频对外造成干扰；
· 旋切厚度误差在±0.01mm，旋切长度误差在±20mm
输入的参数见表1：
表1 输出参数表
四、系统原理及控制实现
4.1 旋切机关键部件示意图
图2 旋切机示意图
4.2 控制实现
· 按启动开关，变频器开始工作，压辊电机先启动（由变频器输出继电器控制压辊电机接触器）
压辊电机启动后，经过丝杆电机启动延时时间，丝杆电机启动，如按下快进开关则按快进速度进刀，否则按圆木实际直径计算速度进刀（通过丝杆电机编码器的输入得到刀台位移量，计算出圆木实际直径，再根据数学模型得到丝杆电机的进给速度），当旋切刀碰到前行程开关（圆点复位开关）时，压辊电机立即停止，同时丝杆电机按设定的快退速度退刀至退刀截止位置（张口设定位置）或退刀转换进刀位移，再进刀，依次循环。退刀过程中，当压辊电机停止时间大于压辊电机再启动时间时，压辊电机再启动，如下图3所示。
图3 旋切刀原理示意图
· 丝杆电机在进刀时，如果按下快退开关，则立即快速退刀，在退刀或按圆木直径计算进刀时，如果按下快进开关，则立即快速进刀。
· 前行程点同时为原点复位点。在进刀旋切过程中，当碰到前行程开关时，自动退刀，并进行原点复位，防止干扰导致位移量偏差的产生。
· 在开始旋切圆木后，变频器输出信号控制分切机变频器进行切割，同时开始计算旋切木块的长度，当长度达到设定的切割长度时，再次输出信号控制分切机变频器进行切割，然后再次开始计算长度，依次循环。
· 在旋切的过程中可通过厚度加减按钮来控制木片的厚度；在控制切割电机变频器时，可通过长度切换开关，在设定的长度1和长度2间进行切换。
· 任何时候按停止开关，变频器立即停止输出。
整个变频驱动系统的电气接线如图4所示。
图4 电气接线图
五、系统接线及调试步骤
5.1 系统接线
变频器S1接受启动信号、S2接收停机信号、S3接刀台快进信号、S4接刀台快退信号、S5接厚度切换信号、S6接长度切换信号、S7接圆点复位行程开关、S8接厚度加0.01mm信号、HDI接厚度减0.01mm信号、R01继电器输出接驱动辊控制信号、Y1接控制切刀变频启动信号。
5.2 系统调试步骤
调试主要包括参数自学习、圆点、木头自学习和调试两个阶段。
首先将电机参数输入变频器，输入后将P00.01改为0，通过P00.15改为2（静态自学习），学习完毕后对参数表2上所述的参数一一输入变频器内。调试步骤如下。
· 将变频器安装在控制柜中，接电源线和电机线，编码器的连接（编码器测量切刀位置时使用）
· 接好所有的控制线，接线方式见图2旋切机接线图示。快进、快退时判断转向是否正确。不正确调整电机相序。观察文本屏显示位移量判断编码器方向是否正确。不正确调整编码器的A、 B接线。
· 根据客户提供的机械参数按（参数表一）从文本上输入参数；
· 原点位置确定：将圆点复位行程开关（也是前限位）安装在距机座60mm左右，圆点复位开关选用常闭点时，P5.10值需要修改为40.
· 将两个驱动辊之间的距离（张口）调整到100mm左右。用直尺量压辊和驱动辊之间的距离（图二切刀位置），将测量数据输入到“当前位移点（圆点自学习用）”然后“圆点木头自学习”数改为“1”，启动电机开始圆点自学习，学习完毕后，再用尺寸测量压辊和驱动辊之间的距离（切刀位置）是否和文本屏上显示的“当前位移”一致（误差在0.5mm以内），如果有偏差在“位移补偿量”内输入偏差值，圆点自学习完成。
· 先空载试机，观察大变频器频率是否是匀加速上升，且是否达到变频器的最大值，如果达到最大值调整变频器P00.03、P00.04参数，适当增加频率上限。
· 找一根木头开始旋切，测量旋切出来的木板厚度，是否和设定值一致（误差在±0.1mm）如果误差大就修改“厚度补偿”数（少多少补多少，多多少减多少）。旋切出来的每张木头长度是否和设定值一直，如果误差大就调整“剪切系数”百分比。
· 找两根有代表性的木头（一根直径大的木头和一根直径小的木头）去皮后进行自学习，将 “圆点木头自学习”数分别改为“2”：、“3‘，启动电机开始大、小木头自学习，将木头选切完毕后，自学习完成。
· 找一根木头（木头的直径在两个代表性木头之间）开始旋切，观察最后一张的尺寸是否达到设定值，如果实际值大于设定值，就在“尾刀补偿”加多少，小于设定值，就在“尾刀补偿”减多少。
例如：设定值为600mm，最后一张实际尺寸为720mm，就在“尾刀补偿”加120mm。
5.3 变频器参数设置
变频器部分关键参数见表2。
表2 变频器参数表
本系统变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能，能有效保证系统安全高效的运行。
六、结束语
随着控制技术的发展，英威腾Goodrive12高性能矢量变频器在中型木材旋切机上成功应用，提供更高性价比变频器，解决很多国产品牌不能有效解决的技术问题，很大的提高了木材的利用率。
参考文献
[1] 《Goodrive 300变频器产品说明书》深圳市英威腾股份有限公司
关于英威腾：
英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，总部员工1100多人，国内、外办事处30余个，控股子公司9家，业务涉及电气传动、工业自动化、新能源、轨道交通牵引、矿用防爆、能源管理、楼宇智能等领域。在基础业务变频器领域，英威腾占据国内领先地位，拥有覆盖高、中、低压通用及各行业专用丰富的产品系列，产品在市政、塑胶、油田、化工、冶金、纺织、机床、矿山等行业广泛应用，产品销售遍布全球60多个国家和地区。
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