四方E380變頻器伸線機(jī)上的應(yīng)用

E380系列拉絲專用軟件特點：

1、 內(nèi)置前饋PID功能，無需外部PLC，MCU控制系統(tǒng)，PID控制板。

2、 自適應(yīng)PID參數(shù)調(diào)整，變頻器自動優(yōu)化PID參數(shù)調(diào)節(jié)性能。

3、 簡單易懂的拉絲專用參數(shù)組，大大減少客戶調(diào)試時間和難度。

4、 轉(zhuǎn)速檢測和顯示，線長計長設(shè)定、檢測、顯示等功能，可節(jié)省客戶轉(zhuǎn)速顯示表，計米表等設(shè)備成本。

5、 多種斷線檢測和報警方式，避免出現(xiàn)意外情況下的事態(tài)擴(kuò)大。

6、 RS485聯(lián)動控制，且可隨意調(diào)節(jié)的聯(lián)動比例，增加了聯(lián)動信號的精度，更易于實現(xiàn)張力桿的穩(wěn)定控制。

7、 集成化的軟件設(shè)計，模塊化軟件設(shè)計，可切換到通用模式。

三、拉絲機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)方案：

方案1：四方E380變頻器為主拉驅(qū)動和卷繞驅(qū)動，主拉與卷繞的頻率信號通過RS485聯(lián)動。

方案2：使用東元7200系列做主拉變頻器，通過四方E380拉絲專用變頻器替代PID控制板。主拉與卷繞通過主機(jī)（東元變頻器）模擬信號輸出，卷繞（四方變頻器）模擬信號讀取進(jìn)行頻率同步。

四、方案介紹：

下面，將此兩種方案逐一進(jìn)行詳細(xì)介紹。

方案一　四方變頻器聯(lián)動控制方案

一、系統(tǒng)控制簡圖：

二、外部元器件功能說明：

三、功能描述和實現(xiàn)方法：

1、主機(jī)點動獨(dú)立控制

　　初次穿線或者在由于偶然因素導(dǎo)致斷線時，需要單獨(dú)控制主拉機(jī)牽引滑輪運(yùn)轉(zhuǎn)，此時應(yīng)避免啟動卷繞機(jī)。

　　實現(xiàn)方法：通過多功能端子X1實現(xiàn)主機(jī)點動輸入，點動頻率不同步可通過參數(shù)設(shè)置。

　　主機(jī)參數(shù)設(shè)置：F3.0=6，F(xiàn)9.3=*1*1。

2、卷繞機(jī)的啟動控制

　　卷繞電機(jī)的運(yùn)行應(yīng)與主機(jī)保持同步，但是啟動過程為了保持啟動平滑，可通過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。使用四方專用卷繞功能，不需要給出單獨(dú)的啟動控制指令，而可通過主機(jī)RS485通訊控制，只需要設(shè)定從機(jī)的起始頻率。

　　卷繞機(jī)參數(shù)設(shè)置：F8.1=2。

3、主從頻率聯(lián)動

　　主機(jī)與從機(jī)的頻率存在一定的對應(yīng)關(guān)系，四方變頻器可以自適應(yīng)地尋找主從頻率對應(yīng)比，但合理的設(shè)置主從聯(lián)動比例和機(jī)械傳動比，可以使拉絲機(jī)較快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。使用RS485通訊，實現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的頻率信號信息互享，從機(jī)根據(jù)主機(jī)的當(dāng)前頻率，根據(jù)其自動搜尋的頻率比，確定前饋PID的基頻。

　　主機(jī)參數(shù)設(shè)定：F9.0=0014，F(xiàn)9.3=1111，F(xiàn)9.5=1.0。

　　從機(jī)參數(shù)設(shè)定：F9.0=0014，F(xiàn)0.1=2。

　　注意事項：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，否則會導(dǎo)致前饋PID算法誤差較大，而出現(xiàn)卷繞平衡桿不穩(wěn)定。

4、主機(jī)速度頻率給定。

　　主拉變頻器的速度，決定了整個拉絲機(jī)系統(tǒng)的工作效率，為方便現(xiàn)場操作，主機(jī)變頻器頻率設(shè)定通過外接電位器實現(xiàn)。系統(tǒng)上限頻率80Hz，通過VC2模擬輸入，調(diào)節(jié)電位器，實現(xiàn)0－80Hz的范圍調(diào)頻。

　　主機(jī)參數(shù)設(shè)定：F0.1=5，F(xiàn)0.8=80，F(xiàn)2.2=0，F(xiàn)2.3=10，F(xiàn)2.8=0，F(xiàn)2.9=80，F(xiàn)0.10=50，F(xiàn)0.11=50。

　　注意事項：為保證效率，主機(jī)的上限頻率設(shè)置到80Hz，但主機(jī)的加減速時間不宜過短，需要設(shè)定在40S－100S。

5、排線機(jī)啟動控制：

　　排線機(jī)是為了均勻整齊將金屬絲排繞的目的而使用，在卷繞速度一定時，也必須保證排線機(jī)的速度均勻，現(xiàn)有的排線機(jī)一般都通過工頻電機(jī)驅(qū)動，需要注意的只是在卷繞機(jī)啟動后，及時啟動排線機(jī)，本系統(tǒng)中，使用集電極端子OC1輸出，當(dāng)卷繞從機(jī)高于2Hz時，驅(qū)動輔助繼電器實現(xiàn)。

　　卷繞機(jī)參數(shù)設(shè)定：F3.6=2，F(xiàn)3.10=2，F(xiàn)3.11=0.1。

6、卷繞機(jī)的張力反饋：

　　張力桿的穩(wěn)定度是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。如果張力桿不穩(wěn)定，產(chǎn)品的線徑均勻度不夠，將嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。與大部分系統(tǒng)相似，通過張力桿帶動一高精度電位器，電位器的反饋信號反應(yīng)了擺桿的位置，通過變頻器的5V電平輸出供應(yīng)電源，反饋輸入接入VC1。

　　卷繞機(jī)參數(shù)設(shè)定：F0.0=0001，F(xiàn)2.0=0，F(xiàn)2.1=5，F(xiàn)7.0=0，F(xiàn)7.1=0021，F(xiàn)8.11=50。

　　注意事項：并非每個現(xiàn)場的平衡位置都位于中心點，為方便確定平衡點，四方卷繞機(jī)專用變頻器可通過監(jiān)控D-9監(jiān)測當(dāng)前擺桿位置，可在調(diào)試前確定平衡位置后，再相應(yīng)設(shè)定參數(shù)值。

7、線速度檢測功能，計米功能實現(xiàn)

　　卷繞機(jī)的線速度檢測一般通過導(dǎo)輪的接近開關(guān)實現(xiàn)，通過檢測接近開關(guān)的輸入頻率，實現(xiàn)計米功能和自動計長功能。四方卷繞專用變頻器的頻率速度檢測可以低之1Hz以內(nèi)，完全達(dá)到系統(tǒng)精度需求。

　　卷繞機(jī)參數(shù)設(shè)定：F8.8=4，F(xiàn)2.6=0，F(xiàn)2.7=0.2。

　　注意事項：卷繞機(jī)的線速度是對應(yīng)的最大線速度需要根據(jù)導(dǎo)輪的半徑具體計算。當(dāng)導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動一圈，接近開關(guān)輸出一個脈沖時的計算方法如下：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。

8、斷線故障檢測以及抱閘信號輸出

　　斷線檢測功能是為了系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)故障，及時停機(jī)檢測，一般采用接近開關(guān)信號輸入檢測，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，F(xiàn)8.14=20，F(xiàn)8.15=2，F(xiàn)8.16=1,F8.17=1，F(xiàn)8.18=7，F(xiàn)8.20=7S，F(xiàn)3.7=21。

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

9、卷繞機(jī)停機(jī)參數(shù)設(shè)定：

　　卷繞機(jī)在停機(jī)過程中，當(dāng)頻率較低時候，反饋系統(tǒng)較容易不穩(wěn)定，為了保證停機(jī)時避免較大的張力桿擺幅而造成斷線，一般在低于一定頻率時候，對卷繞機(jī)采用直流制動停機(jī)方案。

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

10、平滑啟動功能：

卷繞機(jī)在啟動時，由于算法中預(yù)先給定了前饋頻率，容易造成啟動速度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，起停基本不斷線的功能。

四、參數(shù)表：

四方變頻器主機(jī)參考參數(shù)設(shè)置表：

四方變頻器從機(jī)對應(yīng)參數(shù)表：

五、調(diào)試注意事項說明

1、擺桿反饋位置調(diào)試：

　　四方變頻器啟動過程不需要人為參與，因此，啟動初始時，需保證擺桿位置反饋值穩(wěn)定且低于設(shè)定平衡點。通過監(jiān)測參數(shù)d-9，調(diào)節(jié)參數(shù)F2.2,F2.3實現(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）。

2、 啟動停機(jī)過程調(diào)試：

　　四方變頻器使用獨(dú)特的啟動算法，最大限度保持卷繞機(jī)擺桿啟動過程的平穩(wěn)，實現(xiàn)啟停不斷線。影響起停的關(guān)鍵的參數(shù)有：（1）主機(jī)的加減速時間。主機(jī)加減速時間越長，從機(jī)頻率跟蹤沖擊越小，則啟停穩(wěn)定度越好，一般推薦使用50S以上。（2）從機(jī)的加減速時間。從機(jī)加減速時間相關(guān)的有加減速時間1和加減速時間4，其中加減速時間1為變頻器的輸出頻率加減速，加減速時間4為前饋PID的PID環(huán)輸出加減速時間。為了保證變頻器啟動停機(jī)以及平穩(wěn)運(yùn)行時的快速響應(yīng)，在保證變頻器無故障輸出時，應(yīng)該盡量減少此兩個加減速時間。（3）啟動平滑時間。平滑時間是指啟動過程中擺桿被拉起的時間，時間越長，擺桿啟動平穩(wěn)度越好，擺桿超調(diào)越小;時間越短，擺桿啟動越快，可能導(dǎo)致的超調(diào)越大，甚至導(dǎo)致斷線，需要折中選擇。（4）聯(lián)動設(shè)定比。四方變頻器具有自動識別聯(lián)動比例功能，但在第一次使用時，如果沒有正確設(shè)置聯(lián)動比例，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)動比例實現(xiàn)啟動停機(jī)穩(wěn)定，也可以通過第一次啟動，使變頻器自動識別穩(wěn)定參數(shù)，在后續(xù)運(yùn)行過程，均可以保證變頻器穩(wěn)定啟停。

3、 擺桿平穩(wěn)度調(diào)試：

　　擺桿的平穩(wěn)度是檢驗變頻器控制性能的標(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)行頻率實際自動調(diào)節(jié)PID參數(shù)組。以下論述PID參數(shù)組基本調(diào)試方法：

（1）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?；蛘叻€(wěn)定運(yùn)行時出現(xiàn)較大超調(diào)時，可適當(dāng)增加此參數(shù)值。

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

（3）微分時間：微分時間常數(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。

六、調(diào)試過程問題解決：

調(diào)試過程中容易出現(xiàn)問題如下：

1、啟動斷線：

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

　　如非第一次啟動斷線，擺桿被拉升到高位斷線，此種情況可能由于主機(jī)的加減時間過短，或卷繞從機(jī)加減速過大，導(dǎo)致頻率跟蹤和算法頻率響應(yīng)過慢，此時適當(dāng)增加主機(jī)的加減速時間，在變頻器不出現(xiàn)故障的情況下減小從機(jī)的加減速時間。一般推介主機(jī)加減速時間大于50S，從機(jī)加減速時間小于3S。

2、快速啟動過程以及提高擺桿穩(wěn)定度：

　　四方變頻器在啟動過程中使用了獨(dú)特的算法，啟動振幅大，可能由于主機(jī)加減速時間過短，導(dǎo)致主機(jī)的輸出頻率變化過快，而使從機(jī)頻率跟蹤速度不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致擺桿穩(wěn)定度不夠。同時此情況可能與啟動增益參數(shù)有關(guān)，延長啟動增益時間，可以提高啟動過程的擺桿穩(wěn)定度。從機(jī)開始啟動后，系統(tǒng)要求必須快速爬升到擺桿的平衡位置，此過程時間在3S左右，通過降低起始動作頻率減少此過程時間，同時啟動增益延時可適當(dāng)減少。

3、手動擺桿到目標(biāo)位置，從機(jī)啟動過慢：

　　很多客戶原來使用其他品牌變頻器或者PID控制板，由于啟動過程不夠穩(wěn)定，習(xí)慣將擺桿預(yù)先放置在目標(biāo)位置，四方變頻器的獨(dú)特算法，可以不需要人為參與，因每次啟動過程均為參數(shù)的自校正過程，人為參與會導(dǎo)致參數(shù)的自校正錯誤，而使擺桿啟動速度過慢。

4、擺桿在拉絲過程中，出現(xiàn)振幅較大，或者出現(xiàn)振蕩斷線情況：

　　合理的PID參數(shù)和四方前饋PID算法完全能夠保證擺桿的穩(wěn)定度，但是如果隨頻率的變化，固定的PID參數(shù)可能不夠適用當(dāng)前運(yùn)行頻率時，可能會出現(xiàn)振幅過大或者出現(xiàn)振幅過大導(dǎo)致的斷線。此時有兩個解決辦法，第一是PID參數(shù)的設(shè)置根據(jù)運(yùn)行頻率，當(dāng)高頻時使用第一組參數(shù)，低頻時使用第二組參數(shù)，中間過程斜率變化，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，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。

七、拉絲專用監(jiān)控參數(shù)及說明：

方案二　四方E380變頻器與東元變頻器細(xì)拉機(jī)上的聯(lián)動應(yīng)用

一、系統(tǒng)概述

　伸線動力： 東元7200MA－4T0037變頻器

　收卷動力： 四方E380－4T0022拉絲專用變頻器

　進(jìn)線徑： ф0.5

　　出線徑： ф0.06

　　張力反饋方式： 360度高精度旋轉(zhuǎn)電位器，重力式擺桿反饋。

　　模數(shù)：22

二、拉絲伸線機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)：

1、外圍器件功能說明：

2、主機(jī)接線功能說明：

3、從機(jī)接線功能說明：

三、控制功能簡述

　　除與方案一中部分需要注意的事項外，使用與東元變頻器聯(lián)動方案還需要注意以下幾點：

1、主機(jī)點動信號與主機(jī)控制從機(jī)啟動

　　為了確保主機(jī)的點動獨(dú)立，從機(jī)的啟動在主機(jī)啟動后執(zhí)行，方案中使用主機(jī)的集電極輸出作為控制從機(jī)的啟動信號，需要設(shè)定主機(jī)的點動頻率低于DO1的頻率檢出對應(yīng)頻率。

2、主機(jī)與從機(jī)的故障復(fù)位

　　在運(yùn)行中，如從機(jī)出現(xiàn)故障，通過主機(jī)的DI3端口檢測，使主機(jī)做出對應(yīng)的處理，當(dāng)故障排除后，可通過S4開關(guān)進(jìn)行手動復(fù)位，S4的復(fù)位是同時對主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行復(fù)位。

3、主機(jī)和從機(jī)的同步控制

　　主拉變頻器輸出頻率決定了整個拉絲機(jī)械的工作效率，同時也為卷繞機(jī)的PID環(huán)節(jié)提供前饋頻率信號，從而使卷繞變頻器的PID功能輸出穩(wěn)定，保證擺桿的穩(wěn)定運(yùn)行。主機(jī) 通過類比輸出AO1，輸入到從機(jī)VC2模擬信號輸入端。

附錄1：東元變頻器主機(jī)主要參數(shù)表：

主機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：

附錄2：四方變頻器從機(jī)對應(yīng)參數(shù)表：

從機(jī)參數(shù)參考表及簡單說明：

（轉(zhuǎn)載）