西门子6ES7214-1AD23-0XB8大量库存

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  1 前言
    近几年我国的造纸业及印刷包装行业取得了飞速的发展，面临着前所未有巨大机遇，但相对于世界先进的设备，也面临着巨大的挑战。生产设备的生产能力非常强大，但我们的产品基本处于中低端市场。主要的原因是技术条件的限制。目前为至，大量的分切机上仍旧使用磁粉制动器来进行收放卷张力控制，限制了设备的运行速度，也浪费了能源，而且由于磁粉本身的使用寿命的原因，造成了故障率较高的情况。
    安邦信公司推出的G11变频器，可以进行恒张力控制，并且可以控制张力锥度，保证收卷后各层形状均匀，而且极大的提高了分切机的运行速度。

    2 分切机介绍
    分切机是一种将宽幅纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，常用于造纸机械及印刷包装机械。分切机的简易示意图如图1所示。

    分切机的传统控制方案是利用一台大电机来来驱动收放卷的轴，在收放卷轴上加有磁粉离合器，通过调节磁粉离合器的电流来控制其所产生的阻力，来控制材料表面的张力。
磁粉离合器及制动器是一种特殊的自动化执行元件，它是通过填充于工作间隙的磁粉传递扭矩，改变励磁

    电流可以改变磁粉的磁性状态，进而调节传递的扭矩。可用于从零开始到同步速度的无级调速，适用于高速段微调及中小功率的调速系统。还用于用调节电流的方法调节转矩以保证卷绕过程中张力保持恒定的开卷或复卷张力控制系统。
    其主要的特点是磁粉离合器作为一个阻力装置，通过系统控制，来输出一个直流电压，控制磁粉离合器产生的阻力。主要的优势是其为被动装置，可以控制较小的张力。其主要的缺点是速度不能高，高速运行时易造成磁粉高速磨擦，产生高温，造成磁粉离合器发热进而缩短其寿命。

    3 G11变器器在分切机上的控制框图：
    方案说明：
    使用安邦信E11变频器驱动压辊，控制分切机的运行速度，它可以工作在开环矢量工作方式。主速度一般可以用电位器来调整。AO1端口作为运行频率的输出，作为放卷变频器、上、下收卷变频器的线速度给定。放卷变频器及收卷变频器要使用A11变频器，A11变频器是一种可以实现张力控制的变频器，可以通过变频器内部的计算，获得所需要的转矩，通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制。

    因为矢量控制变频器的转矩控制精度为额定转矩的5%以上，所以当控制的张力过小时，在空卷时变频器应输出小的转矩，比较困难。
    参数配置情况：
    主驱动变频器（E11）：
    （无速度传感器矢量控制）
    （端子命令）
    （AI1输入）
    （后级变频器输入和驱动变频器输入频率相除）其它参数均为出厂默认值。
    调试情况说明：
    利用G11变频器作分切机控制时，建议使用电机直接拖动主轴的方式而无需安装减速装置。主要原因是变频器控制张力时控制量终为变频器的输出转矩，转矩为张力与卷径的乘积，在空卷时，输出转矩为小。如果减速比为N，折算到变频器上转矩为转矩/N，若小于电机额定转矩的5%，则控制的不够准确。
    在调试时，首先将收放卷的三个变频器的闭环矢量方式调试正常，否则没法完成后续的转矩控制。在此过程中，常遇到的问题是编码器信号没有输入、旋转编码器A、B方向接反、编码器脉冲数输入不正确。这几种问题的表现形式主要是运行速度和输入速度偏差较大或者电机低速蠕动而且运行电流与实际空载电流相差较大。
    放卷控制中变频器实际上只是提供一个反向的拉紧力，所以其控制精度要求不高。调试相对简单。关于零速时的反向拉紧，A11变频器可以提供两种选择，一个是允许反向拉紧功能，表现形式是在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器可控制电机一直将材料拉紧，避免刚开始运行时由于材料松驰而造成的速度冲击，将材料拉断。另外一种选择为不允许反向收紧，在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器没有力矩输出。材料可能会松驰，但可避免断料时的飞车情况。
    收卷变频器工作在张力控制模式，在加减速过程中，需要提供额外的转矩用于克服系统的转动惯量。如果不加补偿，则会出现收卷过程中张力偏小减速过程中张力偏大的现象。如果起动时出现张力变小，则增加系统惯量补偿系数。磨擦补偿主要是克服在整个运行过程中由于系统存在的磨擦力对张力的影响，可通过调节磨擦补偿系数来完成。正常运行时材料张力若小于设定张力，则将摩擦补偿系数增大。另外需要补偿的是卷轴上材料所产生的转动惯量，通过设定材料的密度及宽度，变频器可计算出当前材料的转动惯量。调试时合适设定张力锥度，可以控制材料的卷曲质量，避免外紧内松的情况发生。
    很多情况下卷径的获得是统过线速计算法来获得的，而卷径又是计算输出转矩的直接的因素，所以正确设定大线速度是非常关键的。调试时可以通过验证变频器显示的当前卷径和实际卷径，来判断所设大线速度是否正确。若显示的当前卷径大于实际卷径，则表明所设的大线速度偏大。
    通过设定以上的几个补偿量，可以有效的改变系统惯量对加减的影响。设定合适的张力，可以达到比较好的收卷控制。

    4 结束语
    因为用变频器来控制分切机的收放卷控制克服了磁粉固有的弱点，使得高速分切的控制成为了现实，而且大大提高了设备的可靠性，从成本上并没有过多的增加，所以越来越多的客户开始采用变频器来实现分切机控制。

目前只有中、的采用全闭环控制方式，其结构特点是将检测元件（如感应同步器、光栅等）安装在工作台上面。注意观察系统组成全闭环的特点和应用。

闭环控制伺服系统其控制原理见图1。

进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说cnc装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由cnc装置发来的运动命令，jingque控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。

交流伺服电机闭环驱动

闭环控制系统是采用直线型位置检测装置（直线感应同步器、长光栅等）对数控机床工作台位移进行直接测量并进行反馈控制的位置伺服系统，其控制原理见图3-11所示。这种系统有位置检测反馈电路，有时还加上速度反馈电路。

1. 交流同步伺服电机的种类

励磁式、永磁式、磁阻式和磁滞式

2. 永磁交流同步伺服电机的结构

电机由定子、转子和检测元件组成。见图3-12所示。其内部结构见图3-13所示。

图3-13 交流伺服电机内部结构

3. 永磁交流同步伺服电机工作原理和性能

当三相定子绕组通入三相交流电后，在定子、转子之间产生一个同步的旋转磁场，设转子为磁铁，在磁力作用下，使转子跟随旋转磁场同步转动。

只要负载不超过一定限度，就不会出现交流同步失步现象，这个负载大极限称为大同步扭矩。

用减少转子惯量，或让电动机先低速再提高到所要求的速度等方法，解决同步电机启动困难的问题。

主要参数： 额定功率、额定扭矩、额定转速等。

交流伺服电机的优点： ◆ 动态响应好； ◆ 输出功率大、电压和转速提高。

4. 永磁交流同步伺服电机的调速方法

进给系统常使用交流同步电机，该电机没有转差率，电机转速为调速方法：变频调速

5. 交流进给伺服电机的速度控制系统

系统组成：速度环、电流环 、spwn电路、功放电路、检测反馈电路

高速卷绕头是化纤行业前纺的关键设备，其基本的结构：夹头和压紧辊，组成一个经典的卷绕装置，夹头相当于收卷卷筒，压紧辊相当于摩擦辊；槽筒用于横动控制，控制纤维卷绕时的成型角。高速卷绕头的基本控制要求为线速度恒定，速度精度高，一般的工艺要求为线速度精度达到万分之三。适用于涤纶、丙纶、锦纶 POY 丝或工业丝的卷绕成型。两台变频器分别控制卷筒进行收卷，在摩擦辊上安装用以速度检测的光电传感器，作为线速度的反馈信号。设备动作过程中要求完成卷筒的自动切换及卷绕作业。

    早期的卷绕头为被动式，即动力驱动由压紧辊提供，这样就成为典型的表面卷绕，在卷绕的过程中卷筒直径逐步增大，而摩擦辊的直径不会改变，因此转速控制对象比较简单，一般用同步电机加变频调速器就能满足转速精度的要求。但是的卷绕头要求夹头直接驱动，压紧辊被动传动，这样就成为典型的中心卷绕。在中心卷绕中，由于卷筒直径不断增大，为保持线速度恒定，转速需要不断的减小。无锡某纺织机械有限公司开发了这样一种新型的高速卷绕头，这个系统的基本电气控制配置为：G11 变频器控制夹头电机和槽筒电机；可编程控制器用的是富士 SPB 系列。
    中心卷绕的高速卷绕头对变频器的要求可以从卷绕头的工艺参数推导出来：卷绕头的高线速度为 4000 米 / 分钟，夹头电机为两极变频异步电机，卷筒的初始直径为 126mm ，终直径为 430mm 。 

    由于客户卷绕头上的测速反馈装置反馈脉冲频率过低，而无法实现稳定的闭环矢量控制，在这种控制结构下，变频器要设为单纯的频率变换器，输出频率完全等于输入频率，而特殊电机曲线的设置值按夹头变频电机的值和负载特性调整到佳值。
    为了达到高频率给定精度， PLC 需要通过串行通讯口控制变频器，A11变频器可以支持多种现场总线通讯协议，可以方便的与各种 PLC 进行通讯，但在实际应用中，考虑的实际的成本，终采用的经济的 RS485 通讯，通讯协议为标准的 MODBUS RTU 总线协议。
    因为卷绕头的卷筒直径是在连续变化的，所以要实现稳定的线速度控制，用传统的 PID 闭坏控制，速度会有静差，不过在其公司技术人员的紧密配合下，这个问题被很好的解决了。
    横动槽筒控制也是高速卷绕头这一产品获的成功的一个关键技术难点，以恒速控制槽筒，在特定的卷筒直径时会产生迭纱现象，所以通常要求横动槽筒变频器输出的频率一直波动变化， A11 具有摆频功能，很好的满足卷绕的特殊要求。 

    结束语 
    A11变频器的高精度和高性能，以及分销商强大的技术支持使A11变频器成为高速卷绕头的理想驱动器，随着中国化纤机械工业的飞速发展，安邦信变频器将有一个美好的明天.

造纸机变频改造的必要性
    我国造纸机分部传动设备，以前采用SCR直流调速方式，由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高，从而导致纸机的机械落后，高车速也只有200m/min左右，很难同国外的1000m/min的高速纸机相比。造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。直流调速系统在纸机的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差，主要表现如下：
（1）整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长；
（2）直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高；
（3）测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；
（4）直流调速控制系统复杂, 调试困难, 一般技工很难调出好的机器

造纸机变频控制系统简介
     造纸机结构上大致有流浆箱，网部，压榨部，干燥部，压光，收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及jingque的调速功能：
（1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致。便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸。
（2）连续平稳地拖动纸机运行。
（3）具有平滑加减速功能。

目前在纸机分部传动上使用的变频器必须能同时具备以下特点
（1）调速范围宽，在全速度范围内，效率必须在90%以上；
（2）功率因数高于0.9以上；
（3）输入谐波电流总失真小于3%；
（4）采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT；
（5）能减少输出谐波分量并有效降低dv/dt噪音和转矩脉动的效果

    实例分析如：大连XX纸厂的五层纸生产线，采用安邦信G9变频器改造五层纸生产线主要有坑机、复合机、热板、纵切机、横切机组成。坑机用来将原纸制造出波浪，根据波浪的疏密程度可分为A、B、C、E四种。波浪是由电动机带动浪辊在固定的有槽的钢板上将纸挤压形成的。坑机电动机的功率一般在22KW和30KW。复合机用于将生产出来的浪纸和芯纸再加两层面纸复合在一起，这样就生成了五层纸板。在通过热板干燥，纵切机切边和压痕，然后由横切机进行剪裁。本次改造主要是4台坑机和热板的变频改造，以获得优良的调速效果和节能效果。如下图所示：

方案： 
坑机和热板采用安邦信G9系列变频器，其电气图如下所示：

功能介绍：
＆#61548; 统调功能：采用主-从式结构，其速度可以通过统调电位器给定。将一台G9变频器作为主驱动输出，从驱动均采用G9系列产品，多台从驱动可以共用一台主驱动。
＆#61548; 微调功能：主驱动的运行频率通过统调电位器模拟口输出，作为从驱动变频器的初始同步转速，其偏差可以通过从驱动的微调电位器来修正。
＆#61548; 由于变频器具有较前强的过载能力和低频额定转矩，保证了速度不随负载的变化而变化。同时，克服低速时速度不稳定的缺陷。

系统优点
1、本系统采用先进的变频控制技术，使电机软启动，减轻机械冲击和降低部分噪音，延长机械设备的使用寿命，减少机械维修费用。
2、运行、操作、维护简便，提高产品的质量和产量。
3、节约大量的能源。

节电效果分析
    大连XX纸厂是大型造纸厂家，其中我公司改造的1760白板纸机有5个传动点，都是用电磁调速，各个传动速度断断续续很不稳定，生产中经常断纸，采用我公司设计的变频同步控制系统改造后取得很好的节能效果。
＆#61548; 改造前生产1吨纸用242.5度。，
＆#61548; 变频改造后生产1吨纸用127度电（6个月平均数）。
＆#61548; 每吨节约为242.5-157=85.5度。
＆#61548; 节电率达到：（85.5÷242.5）×=35.2%。
    也就是说，该造纸机进行改造后，每月可为该厂节约42750度电，按每度电0.7元计算，每月就可节约29925元。每年就可节约35.9万元。且操作从45米/分一直调到75米/分仍相当稳定，同步效果极好，提高了纸的产量，增加了企业的效益。  

结束语
    将生产线整体变频控制与改造后，生产线电机所需转速由电机直接给出，避免了转矩传递损失，既可实现电机联动控制，又可分别调速控制，整条生产线可由其统一指挥，有序工作。我们相信，随着交流变频控制系统及通讯技术的发展和完善，交流变频传动系统以其技术先进、调速范围宽，调速性能好，节电，操作方便等优点在新型造纸机上的应用越来越广泛！