臺達VFD—V型變頻器在平網印花機上的應用

　　
　　 平網印花機是毛巾生產廠家的重要生產設備,其印花及套色的質量直接關系著毛巾成品的等級。
　　 平網印花機機械部分包括：電機，減速機，齒輪，皮帶，皮帶輪，印花網框，印花網框支架，電磁鐵基座，刮刀，磁棒等?？刂撇糠植捎门_達DVP32EH00TPLC， 臺達DOP-A57CSTD觸摸屏；臺達VFD-V型7.5KW變頻器, 2000線編碼器。
　　平網印花機的工作原理：電機在變頻器的驅動下，經過減速裝置及嚙合的齒輪將運動傳遞到皮帶輪，帶動皮帶運動。皮帶走行設定的距離，停穩后，印花網框支架下壓，網框對準皮帶上平鋪的毛巾（每批次毛巾生產前網框位置已經過校準）。皮帶下面磁座電磁鐵通電并在導軌上移動，從而帶著網框上的磁棒運動，將網面上的特定顏料印刷到毛巾上，磁座往返運行的次數可通過觸摸屏設定。運行完成，網框上抬，皮帶開始運行，進入下一印刷周期。
　　平網印花機套色是否準確，與皮帶每次走行的距離是否一致密切相關，而皮帶是由電機帶動的，因此套色是否精準的問題實際上就是定位是否精準的問題。
　　本次實驗采用了兩套控制方案。
　　
　　方案1：
　　臺達VFD-V型變頻器+PG05卡，采用變頻器自身所帶位置控制功能。
　　具體實現方式：
　　每一印刷周期PLC向PG05卡發送定量脈沖信號，PG卡通過接收PLC的脈沖信號以及編碼器返回的脈沖信號決定變頻器輸出頻率的增減。變頻采用矢量閉環控制，配制動電阻消耗電機反饋能量。通過反復調整與定位相關的變頻器參數,包括：位置控制P增益，轉速濾波時間等，每次皮帶運行的距離正負誤差為1毫米,連續運行13周期后累計誤差為4-5毫米。精度未能達到13周期累計誤差不超過1毫米的精度要求下限。通過實驗我們觀測到，當以低頻發送少量脈沖時，皮帶的走行距離很不穩定，同樣的脈沖數，如：以15HZ發送50個脈沖，皮帶走行距離為3至9毫米不等。為盡量縮短電機接受低頻脈沖的時間，特將PLC的脈沖發送加減速時間減小，使電機以較快的速度啟停，此時皮帶運行距離的精度有所提高，每運行周期正負0。5毫米，13周期后累計誤差為2-3毫米，但由于皮帶輪慣量很大，快速停止對設備機械部分沖擊很大，對齒輪及減速機有損傷，故不允許工作于這一工況。即便如此，還是未能達到最低的精度要求。
　　基于第一種方案的效果，考慮采用第二種控制方案。
　　
　　方案2：編碼器信號直接反饋給PLC，PLC通過高速脈沖計數，比較并輸出多段速指令給變頻器，變頻采用V/F控制。變頻器設定兩段速度：60HZ及1HZ。主速給定為0HZ。變頻器在一定脈沖數內輸出60HZ，電機高速運轉，超過設定脈沖數，切斷高頻輸出，輸出頻率變為1HZ，電機減速并低速爬行，當達到設定的總脈沖數，輸出停止，電機停止。由于編碼器反饋的脈沖數嚴格的與電機轉動周期數，皮帶運轉距離對應，故通過設定高速段和低速段的總的脈沖數來嚴格控制電機走行距離，并在每一周期對PLC計數器進行清零，使誤差唯一來源為低速1HZ減速到0HZ 時電機慣性。通過進一步降低第二段輸出頻率：0.8HZ，第二段減速時間縮短為0，并將自動穩壓功能取消來減短停機時間，同時引入直流制動提高輸出轉矩，皮帶運行達到了很好的精度，每周期運行基本無誤差，（不含測量誤差），連續13周期累計誤差小于0.5毫米。滿足了印花機的精度要求。在這種控制方式下采用V/F控制較矢量開環控制效果好，原因在于矢量開環控制下變頻器對作了自適應后的電機根據其電機參數進行轉矩補償，從而使第二段速的輸出頻率根據負載的變化而變化，因此改變了第二段速減速時間，從而引入了誤差。
　　 在第二種控制方案下，通過在機械上減小齒輪間隙，采用兩級減速（兩個1：10的減速機）。并引入直流制動，很好地克服了磁棒及刮刀對皮帶的拖動作用，基本無走板現象，取得了良好的印刷效果。
　　 從實驗的結果來看，采用PG卡的矢量閉環控制未能取得理想的效果，究其原因很可能與設備轉動部分慣量太大,PG卡接受低頻脈沖輸入時響應不佳有關。這種控制方式是否更適合于小慣量場合還需進一步驗證。