四方E380系列變頻器在雙變頻伸線機(jī)上的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

　　E380是四方電氣于2007年年初推出的集成型變頻器，在E350系列的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了硬件和軟件設(shè)計(jì)，集成了多種專用功能，針對(duì)拉絲行業(yè)，E380改進(jìn)了PID設(shè)計(jì)，通過主機(jī)的前饋PID設(shè)計(jì)，達(dá)到張力的平衡，為實(shí)現(xiàn)主機(jī)和卷繞的穩(wěn)定同步，E380通過RS485通信功能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工產(chǎn)品的高性能。

 

 

   

　二、外部元器件功能說明：

 

　　主機(jī)在牽引線過程中，需要單獨(dú)控制主機(jī)牽引拉伸穿線，此時(shí)不能啟動(dòng)卷繞機(jī)。

　　實(shí)現(xiàn)方法：通過多功能端子X1實(shí)現(xiàn)主機(jī)點(diǎn)動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)頻率不同步。

　　參數(shù)說明：選擇外部多功能端子為正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制，主機(jī)點(diǎn)動(dòng)不同步輸出。

 

　　通過RS485通訊，使卷繞機(jī)在主機(jī)運(yùn)行到一定頻率后開始執(zhí)行卷繞操作。與很多變頻器不同的是，從機(jī)不需要給出單獨(dú)的啟動(dòng)控制指令，而是由主機(jī)通過RS485通訊控制，只需要設(shè)定從機(jī)的起始頻率即可。

　　參數(shù)說明：主機(jī)設(shè)定頻率高于2HZ時(shí)，從機(jī)開始啟動(dòng)運(yùn)行。

 

　　主機(jī)與從機(jī)的頻率存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，四方變頻器可以自適應(yīng)地尋找主從頻率對(duì)應(yīng)比，但合理的設(shè)置主從聯(lián)動(dòng)比例和機(jī)械傳動(dòng)比，可以使拉絲機(jī)較快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

　　參數(shù)說明：主機(jī)和卷繞的通訊功能配置均相同，主機(jī)設(shè)置點(diǎn)動(dòng)頻率不輸出，則主機(jī)點(diǎn)動(dòng)時(shí)不同時(shí)起動(dòng)從機(jī)，輸出頻率為同步頻率源。聯(lián)動(dòng)輸出比例設(shè)置為0.7。

　　注意事項(xiàng)：主機(jī)必須以輸出頻率做為同步頻率源，不能以設(shè)定頻率作為頻率源，否則容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

 

　　主拉變頻器的速度，決定了整個(gè)拉絲機(jī)系統(tǒng)的工作效率，為方便現(xiàn)場操作，主機(jī)變頻器頻率輸出一般通過外接電位計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

　　參數(shù)說明：主機(jī)通過外接電位計(jì)調(diào)節(jié)速度。主機(jī)加減速時(shí)間設(shè)定為50S。

　　本系統(tǒng)為保證效率，主機(jī)的上限頻率一般設(shè)置到80Hz，主機(jī)的加減速時(shí)間不宜過短，一般設(shè)定在40S－100S。

 

　　卷繞機(jī)啟動(dòng)后，為使卷繞銅絲均勻，需啟動(dòng)排線機(jī)，排線機(jī)的啟動(dòng)使用卷繞變頻器的集電極端子OC1輸出。

　　參數(shù)說明：OC1輸出選擇FDT電平輸出信號(hào)，F(xiàn)DT頻率設(shè)定為2Hz。即當(dāng)從機(jī)變頻器輸出頻率大于2Hz時(shí)，啟動(dòng)排線機(jī)設(shè)備。

 

　　張力桿的穩(wěn)定度是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，如果張力桿不穩(wěn)定，產(chǎn)品的線徑不夠均勻。系統(tǒng)通過張力反饋信號(hào)來實(shí)現(xiàn)卷繞機(jī)頻率的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)張力恒定，伸線機(jī)的張力反饋器為高精度電位計(jì)，通過變頻器的5V電平輸出供應(yīng)電源，反饋輸入接入VC1。

　　參數(shù)說明：從機(jī)使用為拉絲模式，PID的反饋通道選擇為VC1。選擇PID功能有效。

 　　為方便調(diào)試，卷繞機(jī)的張力反饋調(diào)節(jié)需要調(diào)節(jié)張力桿電位計(jì)的位置，通過監(jiān)控D-9參數(shù)微調(diào)，使張力桿在平衡位置時(shí)達(dá)到中心點(diǎn)50。

 

　　卷繞機(jī)的線速度檢測一般通過導(dǎo)輪的接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)，通過檢測接近開關(guān)的頻率，可以實(shí)現(xiàn)卷繞機(jī)線速度的檢測，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)米功能和自動(dòng)計(jì)長功能。

　　參數(shù)說明：線速度輸入源使用PLS脈沖輸入信號(hào)，考慮到最高線速度，設(shè)置最高脈沖輸入頻率為200Hz。

　　卷繞機(jī)的線速度是對(duì)應(yīng)的最大線速度需要根據(jù)導(dǎo)輪的半徑具體計(jì)算。當(dāng)導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，接近開關(guān)輸出一個(gè)脈沖時(shí)的計(jì)算方法如下：F8.9=2*（3.14）*R*（F2.7）*1000

其中R為導(dǎo)輪的半徑，單位為m，F(xiàn)8.9的單位為m/S。

 

　　根據(jù)接近開關(guān)信號(hào)輸入檢測是否短線，為了防止誤檢測，從機(jī)需要正確設(shè)定下列參數(shù)。

　　參數(shù)設(shè)定：F8.12=1，F(xiàn)8.13=10,F8.14=20%,F8.15=2,F8.16=1,F8.18=7，F(xiàn)8.20=7S,F3.7=21。

　　參數(shù)說明：變頻器斷線檢測功能在從機(jī)高于10Hz，延時(shí)2秒以后，且擺桿位置低于20％時(shí)間1秒以上有效。當(dāng)卷繞機(jī)檢測到斷線故障時(shí)，需要及時(shí)輸出抱閘信號(hào)到機(jī)械系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)緊急停車，此時(shí)變頻器自由停車，使用OC2信號(hào)輸出功能。

 

　　卷繞機(jī)在停機(jī)過程中，當(dāng)頻率較低時(shí)候，反饋系統(tǒng)容易不穩(wěn)定，為了保證停機(jī)時(shí)避免較大的張力桿擺幅而造成斷線，一般對(duì)卷繞部分直流制動(dòng)停機(jī)。

　　參數(shù)設(shè)定：F8.19=1.5Hz，F(xiàn)8.20=7。

　　參數(shù)說明：停機(jī)方式選擇減速停機(jī)，起始頻率設(shè)置為1.5Hz剎車信號(hào)起始頻率為1.5Hz，剎車時(shí)間為7S。

　　卷繞機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，由于預(yù)先給定了前饋頻率，從而容易造成啟動(dòng)沖擊而使張力桿不穩(wěn)定，四方E380拉絲專用變頻器優(yōu)化了啟動(dòng)過程的算法，通過參數(shù)F8.0合適的設(shè)置，可以達(dá)到平穩(wěn)啟動(dòng)，起停基本不斷線的功能。

 

 

    從機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：

 

　　四方變頻器啟動(dòng)過程不需要人為參與，因此，必須保證幾個(gè)先決條件：（1）、啟動(dòng)初始時(shí)，擺桿位置反饋值處于最小。（2）、啟動(dòng)過程完成后，擺桿的平衡穩(wěn)定點(diǎn)處于反饋中間位置。可以通過監(jiān)測參數(shù)D－9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2,F2.3實(shí)現(xiàn)（即保證擺桿最低位置D-9=0,擺桿最高位置D-9=100，擺桿平衡位置D-9=50）。

 

　　四方變頻器使用獨(dú)特的啟動(dòng)算法，最大限度保持卷繞機(jī)擺桿啟動(dòng)過程的平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)啟停不斷線。影響起停的關(guān)鍵的參數(shù)有：

　?。?）、主機(jī)的加減速時(shí)間。主機(jī)加減速時(shí)間越長，啟停穩(wěn)定度越高，一般推薦使用50S以上。

　　（2）、從機(jī)的加減速時(shí)間。從機(jī)加減速時(shí)間有加減速時(shí)間1，加減速時(shí)間4，其中加減速時(shí)間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時(shí)間4為前饋PID的PID環(huán)輸出加減速時(shí)間。為了保證變頻器啟動(dòng)停機(jī)以及平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的快速響應(yīng)，在保證變頻器無故障輸出時(shí)，應(yīng)該盡量減少此兩個(gè)加減速時(shí)間。

　?。?）啟動(dòng)平滑時(shí)間。平滑時(shí)間是指啟動(dòng)過程中擺桿被拉起的時(shí)間，時(shí)間越長，擺桿啟動(dòng)平穩(wěn)度越好，時(shí)間越短，擺桿啟動(dòng)越快，需要折中選擇。

　?。?）聯(lián)動(dòng)設(shè)定比。四方變頻器具有自動(dòng)識(shí)別聯(lián)動(dòng)比例功能，在第一次使用時(shí)，如果沒有正確設(shè)置聯(lián)動(dòng)比例，則可能出現(xiàn)啟停不穩(wěn)定的情況?？梢酝ㄟ^人為調(diào)節(jié)正確的聯(lián)動(dòng)比例實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)停機(jī)穩(wěn)定，也可以通過第一次啟動(dòng)，使變頻器自動(dòng)識(shí)別，在第二次及以后的啟動(dòng)過程，均可以保證變頻器正常啟停。

 

　　擺桿的平穩(wěn)度是檢驗(yàn)變頻器性能的標(biāo)準(zhǔn)，四方變頻器使用的是前饋PID功能算法，最大限度保證了擺桿平穩(wěn)運(yùn)行。四方變頻器可以選擇單一參數(shù)組，也可以選擇根據(jù)運(yùn)行頻率實(shí)際自動(dòng)調(diào)節(jié)PID參數(shù)組。以下論述PID參數(shù)組基本調(diào)試方法：

　?。?）、比例增益。比例增益影響PID環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)。當(dāng)擺桿在啟停或者穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)較大超調(diào)時(shí)，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。

　?。?）、積分時(shí)間。積分時(shí)間常數(shù)使保證PID環(huán)節(jié)穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)，增加積分時(shí)間，可以減少在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的擺桿振幅。過大的積分時(shí)間常數(shù)容易形成擺桿的大幅超調(diào)。

　?。?）、微分時(shí)間。微分時(shí)間常數(shù)可使PID環(huán)節(jié)做出預(yù)先判斷，抑制擺桿超調(diào)，但是此參數(shù)值設(shè)置過大，容易出現(xiàn)振蕩。

 

　　1、啟動(dòng)斷線：

　　如是第一次上電啟動(dòng)出現(xiàn)斷線，可能是機(jī)械傳動(dòng)比或者主機(jī)和從機(jī)頻率比例設(shè)置不夠合理，導(dǎo)致變頻器軟件誤判正確的機(jī)械或主從頻率比，此種狀況在第二次試機(jī)時(shí)可消除，四方專用模塊可在第一次啟動(dòng)過程中正確檢測合理傳動(dòng)比。

　　如非第一次啟動(dòng)斷線，擺桿被拉升到高位斷線，此種情況可能由于主機(jī)的加減時(shí)間過短，此時(shí)適當(dāng)增加主機(jī)的加減速時(shí)間。一般推介主機(jī)加減速時(shí)間大于50S。

　　四方電氣在啟動(dòng)過程中使用了獨(dú)特的算法，從機(jī)啟動(dòng)必須在主機(jī)啟動(dòng)后，不能同時(shí)啟動(dòng)，否則容易出現(xiàn)擺桿的不穩(wěn)定。在從機(jī)開始啟動(dòng)后必須快速爬升到擺桿的啟動(dòng)頻率，因此此過程時(shí)間在3S左右，可以降低起始動(dòng)作頻率減少此過程。同時(shí)啟動(dòng)增益延時(shí)可以減少。

　　啟動(dòng)振幅大，與幾個(gè)因素有關(guān)，第一是主機(jī)加減速時(shí)間，當(dāng)此時(shí)間過短，導(dǎo)致主機(jī)的輸入頻率變換過快，而使從機(jī)頻率跟蹤速度不穩(wěn)定，而可能導(dǎo)致擺桿穩(wěn)定度不夠。第二與啟動(dòng)增益有關(guān)，延長啟動(dòng)增益時(shí)間，可以提高擺桿穩(wěn)定度。

　　很多客戶原來使用其他品牌變頻器或者PID控制板，由于啟動(dòng)過程不夠穩(wěn)定，習(xí)慣將擺桿預(yù)先放置在目標(biāo)位置，但是如使用四方收卷變頻器發(fā)現(xiàn)如果預(yù)先給定擺桿位置，此時(shí)從機(jī)啟動(dòng)速度太慢。四方變頻器的啟動(dòng)算法較為獨(dú)特，不需要啟動(dòng)過程的人為參與，因每次啟動(dòng)過程都是參數(shù)的自校正過程，人為參與會(huì)導(dǎo)致參數(shù)的自校正錯(cuò)誤，而使變頻器的啟動(dòng)速度過慢。

　　四方PID算法能夠保證擺桿的穩(wěn)定度，但是如果隨頻率的變化，導(dǎo)致PID參數(shù)不夠適用當(dāng)前運(yùn)行頻率時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。此時(shí)有兩個(gè)解決辦法，第一是PID參數(shù)的設(shè)置根據(jù)運(yùn)行頻率，當(dāng)高頻時(shí)使用第一組參數(shù)，低頻時(shí)使用第二組參數(shù)，具體參數(shù)可以參考從機(jī)參數(shù)表。第二是適當(dāng)降低當(dāng)前PID控制器的微分參數(shù)。微分參數(shù)在保證擺桿穩(wěn)定度時(shí)，也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，適當(dāng)減少此參數(shù)，可大大增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度。

 

　　d-0:    變頻器輸出頻率

　　d-6:    前饋疊加頻率

　　d-8:    擺桿位置設(shè)定值

　　d-9:    擺桿位置反饋值

　　d-10:   從機(jī)運(yùn)行線速度

　　d-11:   累計(jì)卷繞線長

　　d-20:   卷徑當(dāng)前值

　　d-21:   PID環(huán)輸出頻率

　　d-22:   自適應(yīng)同步增益