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深圳市藍海華騰技術股份有限公司
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藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

日期: 2018-01-15
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引言

涂布設備生產線主要是用于塑料薄膜、紙類、電化鋁、布料及皮革等的上膠涂布與復合加工,將成卷的基材涂上一層特定功能的膠、涂料或油墨等,并烘干后收卷。它廣泛地應用于各類包裝領域,主要的技術指標:

(1) 高可靠性,高控制精度,確保涂布效果高度均勻;

(2) 整機同步性能要求高;

(3) 高速不停機自動換卷,提高生產效率;

(4) 收放卷的張力控制要求穩定可靠,確保卷曲效果良好,無廢料;

(5) 安全高效。

該涂布機生產線為江蘇某機械有限公司設計制造,主要用于生產OPP 和PET 薄膜。根據設計要求,整機共采用了24 臺藍海華騰變頻器,功率范圍為0.75kw到30kw,兩臺收卷張力控制變頻器功率為7.5kw,兩臺放卷張力控制變頻器功率為11kw。藍海華騰張力控制變頻器優異的性能確保了整機的穩定運行,得到了客戶的認可。

涂布機工藝

涂布機生產線電氣系統主要是雙工位放卷、放卷牽引輥、涂膠輥、拉布輥、穩速輥、收卷牽引輥、雙工位收卷、風機等工藝環節組成。該涂布機的整機最大速度為300m/min,并且收放卷自動換卷的線速度不低于250m/min。

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

涂布機生產線圖

影響到涂布機生產產品效果的主要環節:

(1) 整機同步:PLC 控制速度同步,從放卷經過各傳動點,最后到收卷,從最低速到最高速,確保各傳動點的速度經過微調后達到一致;

(2) 牽引張力控制:拉布輥和穩速輥都配有張力反饋裝置,采用變頻器內部的PID 功能進行張力閉環控制,調整PID 參數,確保張力的穩定性和快速響應;

(3) 收放卷張力控制:采用變頻器內置張力控制功能,自動進行卷徑計算和張力錐度控制,同時觀察張力顯示儀的張力值,調整到適合生產材料的張力曲線;

(4) 自動換卷:在放卷將放完或收卷將收滿的時候,待換卷變頻器進入預驅動狀態,PLC 控制自動接膜機構進行翻轉、接膜等操作。

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

自動接膜機械結構圖

藍海華騰涂布機方案

系統由9臺電機進行傳動控制,其中,分別為放卷(V6-T-T8)2臺、放卷牽引(V5-H)1臺、涂膠輥(V5-H)1臺、拉布輥(V6-H)1臺、穩速輥(V5-H)1臺、收卷牽引(V5-H)1臺、收卷(V6-T-T8)2臺構成,其中放卷、拉布輥和穩速輥都是帶張力反饋的閉環張力控制,收卷為張力開環控制。

方案說明:

1) PLC 給定主速度,通過D/A 模塊將主速度信號同時給到放卷牽引輥、涂膠輥、拉布輥、穩速輥、收卷牽引輥,放卷速度由放卷牽引變頻器的運行頻率通過AO給定,收卷速度由收卷牽引變頻器的運行頻率通過AO給定;

2) 張力閉環控制環節如放卷、拉布輥、穩速輥的張力控制由變頻器內部完成,通過目標張力值和反饋張力值進行比較,經PID 計算得到微調頻率,疊加主速度作為輸出頻率,快速響應張力變化;

3) 收卷采用無需張力反饋的恒張力控制模式,內置了卷徑計算、系統慣量補償、材料慣量補償、動態補償等功能,使張力在整機加速、減速、恒速都能保證張力恒定;

4) 收放卷的張力控制變頻器內置了自動換卷功能,通過預驅動功能,可在高速實現不停機換卷;

5) 觸摸屏人機界面交互控制,通過觸摸屏可實時設定當前整機線速度、收放卷張力等,同時可實時監控當前整機的狀態參數,如卷徑值、實際張力、實際速度、接膜的翻轉角度、擺桿位置等。

現場電氣柜如圖及變頻器控制系統方案如下:

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

電氣柜圖

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

藍海華騰變頻器控制系統方案圖

方案優勢

早期的涂布機控制采用磁粉制動器、力矩電機、PLC和通用變頻器等方式,但存在控制效果不佳、張力控制器和PLC成本較高等問題。隨著交流調速技術的發展,藍海華騰張力控制變頻器結合了電機矢量轉矩控制性能和張力行業專用特點,在涂布機上應用體現出如下的優勢:

(1)?系統穩定可靠、成本低:節約PLC的硬件成本和軟件開發成本,同時省去了張力控制器;

(2)?整機響應速度提高:以前變頻器的速度和轉矩指令都是通過PLC和張力控制器轉換后,給到變頻器執行,存在響應的滯后,新的系統變頻器內部采用高速32位DSP處理器,響應速度大大提高;

(3)?收卷效果良好:內置的張力動態補償和張力錐度功能,避免菜心式不良收卷;

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

收卷現場圖

(4)?內置自動換卷:實現高速不停機自動換卷,節省人工,提高效率;

(5)?安全性高:生產中出現斷線時,卷曲軸會出現“飛車”,無需外加檢測裝置,變頻器能自動檢測并緊急停機;

(6)?卷徑計算精度高:內置的卷徑精度達到0.1mm,誤差在5mm以內,現場狀態監控見下圖;

藍海華騰張力控制變頻器在涂布機生產線上的應用

上位機監控界面圖

(7)?PID自適應功能:成熟高效的PID控制算法,適應能力強,換卷時擺桿能迅速回到平衡位置。


藍海華騰變頻器基于矢量技術平臺,性能優異,并結合中國的張力控制行業的特點,開發的張力控制變頻器更加貼近用戶需求。現場實踐證明,藍海華騰張力控制變頻器完全滿足涂布機生產線的控制要求.

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