瓦楞紙橫切機改造方案

分類：技術教程日期：2009-08-21 09:11:27 來源：廠商

前言

近年來，由于世界計算機技術及電力電子技術的迅猛發(fā)展，為交流變頻技術的發(fā)展提供了前提條件，尤其是電流矢量控制的變頻伺服控制器的出現(xiàn)，其1：1000的變頻范圍，150%的零速轉(zhuǎn)矩，0.01HZ的速度分辨率，在眾多領域內(nèi)具備了優(yōu)異的控制性能，優(yōu)異的性能價格比已成為取代直流伺服控制的潮流。

　　性能比較

當今瓦楞紙橫切機主要有機械刀和電腦刀之分，從控制系統(tǒng)來分電腦刀又有直流系統(tǒng)和交流變頻系統(tǒng)兩種。

機械刀主要由主電機同時拖動雙面機和橫切機，靠調(diào)整主電機和橫切機之間的機械無級調(diào)速箱的傳動比來調(diào)整剪切長度。這就決定了機械刀有以下缺點：

　　1、更換工單時必須調(diào)整機械無級調(diào)速箱的傳動比和機械刀的偏心裝置。使換工單的時間長及廢品增多。

　　2、由于紙板的長度由調(diào)速箱的傳動比來調(diào)整，所以一旦調(diào)速箱出現(xiàn)機械磨損、齒輪間隙過大，雙面機皮帶打滑，紙板的精度就難以保證。因此機械刀在使用約一年后就會出現(xiàn)紙板長度誤差過大的現(xiàn)象，紙板隨著生產(chǎn)的速度越高其長度誤差越大。一般紙板長度誤差大于5MM。

　　3、機械刀的調(diào)速靠主電機使用滑差電機來調(diào)速，由于滑差電機低速力矩差、效率低，與變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，耗電量要大的多。

電腦刀的傳動結(jié)構與機械刀的不同：雙面機和橫切機分別由不同的電機驅(qū)動，橫切機由電腦、調(diào)速系統(tǒng)、檢測輪組成一個速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，由檢測輪將紙板的速度檢測并送進電腦，電腦根據(jù)紙板的速度和預設的紙板長度按固有的算法算出橫切機的速度指令，并將速度指令發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)，由調(diào)速系統(tǒng)控制橫切機的刀速，實現(xiàn)紙速和刀速的同步控制。

　　根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的的不同，電腦刀又分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服調(diào)速系統(tǒng)之分。與機械刀相比有以下優(yōu)點：

　　1、電腦刀由于單獨控制橫切刀，紙板長度靠預定的算法調(diào)整橫切機刀速來實施，故此不存在換單時的機械調(diào)整，從而減少廢品和提高生產(chǎn)率。

　　2、電腦刀的機械結(jié)構要比機械刀的結(jié)構簡單得多，紙板精度也并非靠機械的精度來實現(xiàn)，不存在調(diào)速箱的機械磨損等問題。電腦刀的紙板精度主要由檢測輪（旋轉(zhuǎn)編碼器）、調(diào)速系統(tǒng)（直流、交流伺服）等電氣元件的分辨率以及控制算法而定，其精度要比機械刀的精度要可靠得多，電腦刀的紙板精度一般在+/-1~2MM以內(nèi)。

　　3、檢測輪的打滑也會導致紙板長度精度變差，但檢測輪的打滑與雙面機皮帶的打滑相比要輕的多，也容易消除的多。

電腦刀的直流調(diào)速系統(tǒng)與交流伺服調(diào)速系統(tǒng)控制橫切機的紙板精度、生產(chǎn)效率都比機械刀的精度高，但直流調(diào)速系統(tǒng)有以下缺點：

　　1、造價比交流變頻調(diào)速系統(tǒng)高約20%。

　　2、耗電量比交流變頻調(diào)速系統(tǒng)高約10~15%

　　3、直流系統(tǒng)低速有死區(qū)，造成控制不穩(wěn)定。

　　4、直流電機的碳刷必須定期維護和更換。

　　因此，全電腦交流變頻控制系統(tǒng)是目前瓦楞紙橫切機最佳的控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)簡介

QP-Ⅱ型瓦楞紙橫切機全電腦交流伺服變頻控制系統(tǒng)是本公司開發(fā)，并經(jīng)過兩次重大改進，現(xiàn)已成為國內(nèi)最先進的瓦楞紙橫切機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)的組成如下:

　　橫切機電腦控制系統(tǒng)主要由上位計算機、下位計算機、伺服執(zhí)行機構、信號采集元件及變換電路、人機對話控制柜等幾部分組成:

　　1、上位計算機的基本功能及配置

　　本系統(tǒng)采用了兩級計算機控制，上位機主要完成數(shù)據(jù)給定，畫面顯示及部分管理控制功能，可安排上百組剪切訂單和記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并配置有自學習軟件用以補償和修正各種情況引起的剪切誤差。上位機采用適用于工業(yè)現(xiàn)場的工控機，鍵盤采用帶防塵的薄膜鍵盤。具有適應現(xiàn)場環(huán)境粉塵大的特點。其與下位機通訊是通過RS-232/422串行口通訊模塊，具有抗干擾能力強的特點。

　　2、下位機（中央處理器）采用日本三菱公司的可編程控制器，是整個控制系統(tǒng)的核心。負責將采集的信號處理，按照伺服控制的原理發(fā)出指令，完成一系列的控制。

　　3、本系統(tǒng)的主軸驅(qū)動及伺服控制的速度、位置檢測部件均采用旋轉(zhuǎn)編碼器。其精度高與可靠性高的特點為伺服高精密控制提供可行性。

　　4、系統(tǒng)的執(zhí)行機構采用交流伺服變頻器和大功率交流伺服電機。其大啟動力矩和高速度精度的特點為高速度、高精度生產(chǎn)提供保證。

　　5、刀架采用無偏心裝置的電腦橫切刀，而電機與刀架之間連接是帶消間隙的減速機構。

　　6、送紙電機（即主軸驅(qū)動）采用變頻伺服控制，采用這種方式可以使到送紙的速度穩(wěn)定，提高紙板的剪切精度，而且可與橫切機的電機共用制動功率，實現(xiàn)交流伺服再生制動，與機械刀相比，節(jié)能達到30%以上。

　　投資與回報

瓦楞紙橫切機由機械刀改為QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制的電腦刀的造價為￥320000.00。

　　以1.6米瓦楞紙線、月產(chǎn)值為￥5000000.00、電費為￥1.00，每天生產(chǎn)8小時計算回報周期：

　　A）機械刀的剪切精度為+/-5MM以上，電腦刀的剪切精度為+/-1~2MM，以平均紙板長度為1200MM計算，側(cè)提高剪切精度一項每月可節(jié)約成本：

　　產(chǎn)值*精度差/平均紙板長度=產(chǎn)值*0.005=￥25000.00

　　B）1.6米線機械刀的雙面機耗電量約為25KW/H，而交流伺服變頻電腦刀的雙面機與橫切機耗電量僅為10KW/H以下，以每天生產(chǎn)8小時計算，月節(jié)電費為：（25-10）*8*30*1.00=3600.00

　　C）機械刀要保證+/-5MM的精度，一般生產(chǎn)速度不可能大于80米/分，而交流伺服變頻的電腦刀其生產(chǎn)速度可達到100~120米/分，再加上其換單快捷，這就大大提高了生產(chǎn)效率，同時也降低了單面機、涂膠機、雙面機的加熱、加壓、傳動能耗。