当艾默生TD3300变频器在表面处理生产线

艾默生TD3300变频器在表面处理生产线中的应用

摘要：本文介绍了艾默生TD3300变频器在表面处理生产线中的调试过程，通过这一次的TD3300调试，对艾默生TD3300变频器各种控制的原理和调试方法有了比较深入的了解。

关键词：艾默生TD3300变频器 表面处理生产线 调试 张力

一、初始方案介绍

表面处理生产线是对布匹、广告纸等材料表面涂一层特殊的化学材料的过程，整条生产线都使用的是艾默生的TD3000系列变频器，在生产线的最后环节－收卷，使用的是艾默生TD3300变频器。生产线的后半段环节工艺图（牵引三和收卷一、二）如图1所示：

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1、牵引三的变频器为TD3000 5.5KW，控制4KW电机，减速比为35，牵引辊为300mm；

2、收卷一、二为TD3300 11KW变频器，控制11KW电机，电机额定转矩为70N.m，Ie＝24.8A，两台收卷电机轮流工作；

3、收卷条件：

4、卷径变化范围：216～1500mm

张力变化：200牛～1800牛

减速比：43

按照以上要求，计算出收卷时需要最小转矩为：

Tmin＝Dmin×Fmin/（i×1000）＝216×200÷43÷1000＝1，

变频器输出转矩为：1/70＝1.45％，

最大时变频器输出转矩为：Tmax＝Dmax×Fmax/i/Tn＝89.7％；

按照计算出来的转矩变化，范围大，而且在最小转矩时，所需转矩太小，而TD3300变频器，作开环张力控制时，实际上是转矩控制，转矩控制的精度比矢量变频器的速度控制要低得多，我们的变频器要求转矩最小输出达到10％以上，而且要求Tmax/Tmin最好小于7，从这一方面考虑，使用开环张力控制很难实现这种工况下的控制。综合分析现场的工况，因无法实现转矩控制，由于还装有一个张力传感器，可以考虑作速度模式下的张力闭环控制。

二、方案修改

修改后的方案如下图2所示：

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速度模式下的张力闭环控制，为矢量变频器普通速度模式下作PID闭环控制，频率指令由PID输出调节量和同步匹配指令叠加构成，在此方案中，避免了因转矩变化范围过大而无法控制的局面，同时，由于频率指令由同步匹配指令和PID调节输出叠加，可以减少PID的调节量。

同步匹配频率指令的计算方程式：

f＝（V×p×i）/（D×π）

V－材料线速度

P－电机极对数

i－机械传动比

D－卷筒的卷径

变频器的运行频率：

f1＝f＋△f

△f为PID调节输出量

卷径计算：厚度积分法

根据材料的厚度按照卷筒旋转的圈数进行卷径累加（收卷）或递减（放卷），因每层只有一圈，设定每层圈数为1，计圈的方法通过编码器（PG）获得，材料变化时，通过总线通讯由触摸屏直接修改材料厚度参数。

线速度信号：

通过前级牵引艾默生TD3000变频器的AO1模拟端子输出信号给艾默生TD3300变频器的AI2模拟输入端子，调整AO1的增益和零偏，保证模拟量和线速度的对应关系。

三、调试过程

按照系统设计接线完毕后，开始调试过程。

1、张力反馈装置的调整：

测试张力传感器的曲线，在调整之前，其传感器的输出范围0～2V，对应张力为0～2000N，考虑到其变化范围太小，不好控制，联系三菱公司的技术人员对传感器做了一定的调整。主要是扩大输出范围为0～10V对应0～2000N。

2、线速度信号一致性的调整：

计算最大线速度：

Lmax＝N×D×π/（i×60）＝1470×0.3×3.14/（35×60）＝40米/秒

艾默生TD3300变频器设置：FC.03=40 最大线速度

艾默生TD3000变频器设置：F6.08=0 运行频率输出

F6.10=－1.00％ AO1零偏

F6.11=1.1 AO1增全是对机器装备的1种保护益

适当调整艾默生TD3000变频器的AO1输出零偏和增益，保证艾默生TD3000变频器运行在50HZ时，

其AO1端子输出为20mA，通过艾默生TD3300变频器AI2显示为10V，在零频运行时，艾默生TD3300

显示0V。由于考虑到系统需要进行点动控制（此时TD3000不运行，只运行收卷变频器），

设置AO1输出偏移－1.0％，使得在牵引三不运行的情况下，能保证收卷有较小的线速

度输入，在全线启动前进行点动控制，将多余的布先卷起来。

3、电机自学习：

系统中牵引、收卷变频器都为高性能的矢量控制变频器，为保证系统的控制精度和性能，在正常使用之前，要求要进行电机参数的自辨识，在做参数自辨识时，将电机所带的减速箱脱离。

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4、其他参数的5打破了公司原材料短缺的瓶颈、定期检查链轮的传动情况设定

根据系统的方案，设定的参数如下所示