台达变频器力矩控制在铝箔纸压花机上的应用（上）

摘要：本文主要介绍台达VE变频器力矩方式的设定方法，以及在铝箔纸压花机上的实际调试步骤和使用效果。

关键词：铝箔纸压花机力矩 VE变频器台达

1 引言

铝箔纸压花机是针对纸张深加工而开发研制生产的一种高科技设备，主要用于各种纸张、印后纸张、铝箔纸等材料的压花、分切及复卷，广泛地应用于印前、印后纸张等材料的深加工工业。压花形式为气压式卧压辊压花，花纹深度一致；花辊可根据需要随时更换花型；收放卷有采用磁粉离合器及制动器方式，也有采用变频器控制的方式，操作十分简便，整机张力高度恒定控制。铝箔纸压花机整机参见图1。

图1 铝箔纸压花机外形图

2 压花工艺原理

原料为圆柱状铝箔纸压花卷材安装到放卷辊上，卷材通过雕花滚筒模具的压制，将事先要求的图案压在铝箔纸上，然后通过收卷辊收卷成为圆柱形成品。成品卷取采取的方式是通过台达DOPA58CSTD触摸屏来设置初始力矩（放卷变频器以及收卷变频器），然后依靠PLC（台达DVP16ES00R）编程设计规划好的程序来检测线速度以及收放卷卷径的大小，通过卷径的不同变化来改变给定变频器的速度控制信号，补偿卷径变化引起的力矩变化，实现恒转矩成品卷曲。收卷变频器和放卷变频器工作在转矩控制模式，压花变频器工作在开环矢量模式。原理示意图如图2所示。

图2 卷取原理示意

3 台达力矩变频电气设计

客户处的铝箔纸压花机设计时的最高线速度160米/分，台达推出的VE系列变频器功能和性能上完全能够实现恒转矩控制，通过调整参数以后机器已经能够正常运行，并且效果让客户也很满意。

3.1 电机规格

力矩放卷电机：ABB QABP160M6A 380V/17.9A/5-50HZ恒转矩50-100恒功率/7.5kw，电机风扇380VAC，电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。压花电机：曲阜金升电机 380V/11.5A/50HZ/5.5KW/4极/5-50HZ恒转矩50-100恒功率，电机风扇380VAC

力矩收卷电机：ABB QABP132M4A 380V/7.5KW/15.8A/50HZ/5-50HZ恒转矩50-100恒功率，电机风扇380VAC，电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。

3.2 台达恒转矩传动控制系统配置

台达触摸屏DOPA58CSTD；

PLC台达DVP16ES00R（配套扩展4DA/4AD模块）；

放卷变频器VFD075V43A-2（配套制动电阻780W/75ohm）；

收卷变频器VFD075V43A-2（配套制动电阻780W/75ohm）；

压花变频器VFD055V43A-2（配套制动电阻520W/100ohm）。

3.3电气原理设计

电气原理参见图3：电气接线图。

图3 电气接线图

4 VE系列变频器力矩控制参数

4.1变频器参数的设置过程

（1）收卷变频器的参数设置

将变频器带空电机作VF运行，并且察看电机运行状态（输出电压/输出电流/实际转速）：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

01-01

0101H

Motor1 Fbase

50.00

01-02

0102H

Max Out-Volt 1

380.0

10-00

0A00H

Encoder pulses

512

10-01

0A01H

PG input setting

将变频器指令频率设置到50hz，察看r状态为+1490rpm。

将电机参数写入到变频器对应参数：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

05-01

0501H

Motor1 Rated A

Amps

15.80

05-02

0502H

Motro1 Rated P

7.50

05-03

0503H

Motor1 Rated

RPM

1490

05-04

0504H

Motor1 Poles

做电机自整定，并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG，运行看是否正常；

电机动态整定后电机参数如下表：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

05-05

0505H

Motor1 No-Load

Amps

6.75

05-06

0506H

Motor1 Rs

ohm

1.160

05-07

0507H

Motor1 Rr

ohm

0.968

05-08

0508H

Motor1 Lm

186.1

05-09

0509H

Motor1 Lx

18.2

调整控制方式并且从0-50hz运转，察看电机状态正常（输出电压/输出电流/电机转速）

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

00-10

000AH

Control Method

控制方式改为转矩控制TQR+PG，并且调整相应的转矩参数以及外部端子功能：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

00-10

000AH

Control Method

00-20

0014H

Source of Freq.

00-21

0015H

Source of Oper.

01-00

0100H

Max Output Freq.

70.00

01-12

010CH

1st Accel Time

sec

8.00

01-13

010DH

1st Decel Time

sec

12.00

03-01

0301H

ACI Selection

03-12

030CH

ACI/AVI2 SEL

07-21

0715H

SOURCE OF TQR

07-24

0718H

Speed Limit Sel.

（2）放卷变频器的参数设置

将变频器带空电机作VF运行，并且察看电机运行状态（输出电压/输出电流/实际转速）：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

01-01

0101H

Motor1 Fbase

50.00

01-02

0102H

Max Out-Volt 1

380.0

10-00

0A00H

Encoder pulses

512

10-01

0A01H

PG input setting

将变频器指令频率设置到50hz，察看r状态为+995rpm。

将电机参数写入到变频器对应参数：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

05-01

0501H

Motor1 Rated A

Amps

17.90

05-02

0502H

Motro1 Rated P

7.50

05-03

0503H

Motor1 Rated

RPM

995

05-04

0504H

Motor1 Poles

做电机自整定，并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG，运行看是否正常；

电机动态整定后电机参数如下表：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

05-05

0505H

Motor1 No-Load

Amps

11.74

05-06

0506H

Motor1 Rs

ohm

1.027

05-07

0507H

Motor1 Rr

ohm

0.669

05-08

0508H

Motor1 Lm

102.5

05-09

0509H

Motor1 Lx

16.2

调整控制方式并且从0-50hz运转，察看电机状态正常（输出电压/输出电流/电机转速）

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

00-10

000AH

Control Method

控制方式改为转矩控制TQR+PG，并且调整相应的转矩参数以及外部端子功能：

Pr. No

MODBUS

Description

Unit

Data

00-10

000AH

Control Method

00-20

0014H

Source of Freq.

00-21

0015H

Source of Oper.

01-12

010CH

1st Accel Time

sec

12.00

01-13

010DH

1st Decel Time

sec

8.00

02-01

0201H

Multi-Fun Input1

03-01

0301H

ACI Selection

03-12

030CH

ACI/AVI2 SEL

07-21

0715H

SOURCE OF TQR

07-24

0718H

Speed Limit Sel.

由于放卷变频器工作时输出转矩方向与转速方向相反，所以将外部端子MI1设置为39功能转矩命令方向。