四方V360变频器在吹膜机收卷上的应用

    摘要：本文介绍了四方V360矢量型变频器在吹膜机收卷上的成功应用。

　　关键词：变频器;V360;PID;张力;吹膜机;收卷

　　引言

　　吹膜机是一种将塑料粒子加热融化并吹成薄膜的设备，主要由吹膜和收卷两部分组成。其中收卷部分的作用是将吹制出的薄膜卷取成卷，并使成卷的薄膜平整无皱纹, 卷边整齐, 卷轴上的薄膜要松紧适中，以防止薄膜拉伸变形，保证质量，因此收卷时必须采用恒张力控制。目前行业内主要使用力矩电机来实现上述控制，但在使用过程中存在着需手动调节，操作不方便，长时间运行时力矩电机发热较高，其控制器较易损坏，可靠性不高的缺点。本文拟结合四方V360变频器，介绍一种针对吹膜机收卷的恒张力控制系统，在保证收卷工艺的同时可显著提高设备的操作简易性和可靠性。

　　吹膜机收卷工艺介绍

　　1. 在整个收卷过程中都必须保持恒定的张力，且无需人工调节;

　　2. 空卷启动时不能张力过大，防止薄膜起皱，满盘运行时不能张力过小，防止薄膜卷取过松;

　　3. 系统响应灵敏，加、减速过程中能够根据前级速度及张力的变化快速调节，保证张力恒定;

　　4. 要求将张力量化，即能根据不同薄膜生产的工艺要求来设定张力大小。

　　针对以上的几点要求，利用V360变频器设计了如下的控制系统。

　　控制方案

　　如下图1所示，收卷的恒张力控制，是由系统中的张力传感器输出电压信号回馈给变频器的PID控制系统，经过PID控制器的自动运算，变频器改变输出频率从而调节收卷电机的运行速度以维持张力恒定。实际上，这是一种直接张力控制方式，因为PID的调节是基于张力传感器反馈值进行运算的，其反馈值的大小直接反应了收卷过程中张力的大小，所以可实现恒张力控制的要求。

图1

　　系统原理框图、接线图及控制原理说明

　　系统原理框图如下图2所示：

图2nextpage

　　系统接线图如下图3所示：

图3

　　系统采用闭环矢量模式，将PID输出作为转矩给定。张力传感器的反馈信号接入模拟输入AI1(0～10V)，将期望的张力值按百分比设定为PID给定值。系统运行过程中始终将反馈信号与给定值做比较，PID控制器根据其差值自动运算，以PID的输出值来确定电机当前的输出转矩，从而改变变频器的输出频率以调节收卷电机的转速，保证收卷过程中薄膜张力的恒定。

　　变频器参数设置表

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>功能代码

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>名称

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>出厂值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>设定值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">0.0.09

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">电机类型与控制模式选择

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0000

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0010

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">3.0.00

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">多功能输入端子DI1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>15

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">3.0.01

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">多功能输入端子DI2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>16

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">3.0.02

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">多功能输入端子DI3

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>7

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>22

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">7.0.00

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">过程PID功能选择

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0000

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0102

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">7.0.02

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">过程PID设定通道1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>6

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">7.0.13

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">与100%反馈对应的模拟反馈量

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>5.00

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>2.5

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">7.0.17

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">比例增益

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>2.0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">7.0.18

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">积分时间

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>20.0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>5.0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.39

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">转矩控制模式选择

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.40

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">转矩指令通道选择

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>7

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.45

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">正向转速限制数值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>1500

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>750

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.46

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">反向转速限制数值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>1500

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>750

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.47

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">转矩设定限制设置

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0000

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0202

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.48

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">最小转矩限定1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>-200

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>-100

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.49

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">最小转矩限定2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>-200

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>-100

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.50

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">最大转矩限定1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>200

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>10

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.51

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">最大转矩限定2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>200

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>100

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>Fnth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">8.3.52

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">转矩零点偏置

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0.0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>5.0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>FF.0.00

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">FF配置参数锁定功能

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0000

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0001

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>FF.0.01

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">虚拟输出节点定义（SDO1）

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>57

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>FF.0.02

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">虚拟输出节点定义（SDO2）

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>57

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>FF.0.09

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">虚拟输入功能定义（SDI1）

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>35

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>FF.0.10

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">虚拟输入功能定义（SDI2）

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>0

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>36

　　结束语

　　本文介绍了一种基于四方V360矢量型变频器的恒张力收卷控制系统，该方案可使收卷过程中薄膜张力非常稳定，并能根据前级速度及收卷过程中张力的变化自动调节，对于具有多个收卷系统的机型还可实现相互间的平稳切换，整个系统运行稳定可靠，目前已成功的应用于多个吹膜机收卷系统中。