摘要：本文詳細(xì)介紹了檢品復(fù)卷機(jī)(簡(jiǎn)稱檢品機(jī))的工作原理，及其電氣設(shè)計(jì)方案，以及艾默生EV6000變頻器優(yōu)異的張力性能，通過(guò)艾默生PLC與EV6000變頻器的良好配合，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和張力穩(wěn)定性。
一 引言
檢品機(jī)是一種具有高精度、高靈敏度的復(fù)卷、檢品設(shè)備。適用于卷筒狀的印刷薄膜、復(fù)合薄膜及卷筒紙制品的印刷、涂布、復(fù)合后的全自動(dòng)品質(zhì)檢驗(yàn)，也可用于上述材料的復(fù)卷，是印刷、涂布、復(fù)合等工序必不可少的檢驗(yàn)設(shè)備。
二 系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)
2.1 觸摸屏選型設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)選用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸觸摸屏， 顯示色彩為64K色，解析度為 320×240像素。 按鍵包括 1 個(gè)清單鍵和 5 個(gè)使用者定義的功能鍵。 此外還有三個(gè) RS232、RS422 和 RS485 的通訊接口， 以及 2個(gè) USB連接口。 內(nèi)建的 CF 卡插槽可以讓您擴(kuò)充歷史記錄和配方，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。 前蓋為 IP65 等級(jí)，這樣對(duì)于任何方向的低壓水流沖洗，它都能提供保護(hù)效果。
2.2 PLC選型設(shè)計(jì)
系統(tǒng)選用了艾默生EC20-1614BRA可編程控制器，作為主控單元，主要用于實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能；外加一個(gè)EC20-4DA模擬量輸出模塊作為擴(kuò)展模塊，主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的線速度設(shè)定和張力給定功能。
EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有極快的運(yùn)算速度，和12K步的大程序容量，并且自帶兩個(gè)通信口，一個(gè)通信口用于與觸摸屏通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定與狀態(tài)顯示功能，另一個(gè)通信口用于與變頻器通信，實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行狀態(tài)的讀取，以及參數(shù)設(shè)定功能，這樣大大降低了用戶成本。
2.3 變頻器選型設(shè)計(jì)
系統(tǒng)選用了艾默生EV6000變頻器，用于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)及張力控制功能。
EV6000是艾默生最新推出的一款創(chuàng)新型平臺(tái)產(chǎn)品，集自主研發(fā)的無(wú)速度傳感器矢量控制的核心算法技術(shù)、伺服定位控制技術(shù)、EMC技術(shù)和可靠性技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與一身，使之在性能上有了質(zhì)的飛躍。
EV6000高性能矢量控制變頻器擁有超大功率范圍，可以從0.4到250kW之間進(jìn)行選擇，而它的最高輸出頻率也可高達(dá)1000Hz。EV6000可以實(shí)現(xiàn)無(wú)PG矢量控制和有PG矢量控制驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，而且在無(wú)PG矢量控制時(shí)，能在0.25Hz下可以滿足200%額定負(fù)載突變時(shí)轉(zhuǎn)矩能快速地響應(yīng)和穩(wěn)定運(yùn)行，能滿足眾多低速大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用要求，在變頻低頻脈動(dòng)技術(shù)難題上邁出了一大步，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
三 系統(tǒng)介紹
3.1 系統(tǒng)原理介紹
圖一 系統(tǒng)原理圖
(1)觸摸屏：通過(guò)觸摸屏，用戶可以對(duì)工作速度、運(yùn)行張力、料卷直徑等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；并且，通過(guò)觸摸屏，可以顯示設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)當(dāng)前的故障信息進(jìn)行顯示，以便用戶作進(jìn)一步處理。
(2)EC20控制器：該控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，協(xié)調(diào)外圍設(shè)備的動(dòng)作，并按用戶設(shè)定的工藝控制設(shè)備的運(yùn)作。通過(guò)EC20-4DA模塊對(duì)變頻器作張力給定和頻率設(shè)定。
(3)變頻器：本系統(tǒng)采用EV6000變頻器做收放卷控制，通過(guò)該變頻器可保證檢品機(jī)械的張力恒定、速度穩(wěn)定，是整套系統(tǒng)的控制核心部分。
3.2 控制流程圖
3.2.1 系統(tǒng)正常啟停流程：
圖二 系統(tǒng)正常啟停流程圖
正常啟停流程主要是用于用戶查找產(chǎn)品缺陷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，用戶通過(guò)按鈕記錄當(dāng)前位置，以備查找；難點(diǎn)主要是在于加減速，以及零頻時(shí)張力的控制。
3.2.2 檢查點(diǎn)啟停流程：
圖三 檢查點(diǎn)啟停流程圖
檢查點(diǎn)流程主要是用于缺陷的查找，這也是該設(shè)備的最重要的功能之一，本系統(tǒng)是通過(guò)硬件中斷的方法記錄缺陷的位置的，所以，可以比較準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)缺陷的位置。由于本過(guò)程涉及到多次啟停，而且在任何速度下都要保持張力穩(wěn)定，所以對(duì)變頻的張力控制性能要求很高。
3.3 電氣原理圖
圖四 張力控制示意圖
圖四是整個(gè)系統(tǒng)的張力控制示意圖，EV6000作為主驅(qū)動(dòng)，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，EV6000張力控制用變頻，驅(qū)動(dòng)收/放卷電機(jī)，通過(guò)張力傳感器反饋回來(lái)的張力的大小，做閉環(huán)控制，以保證整個(gè)系統(tǒng)的張力恒定、速度穩(wěn)定。利用編碼器與變頻器作閉環(huán)控制，使變頻器可以在高速度精度和恒張力下運(yùn)行，同時(shí)PG3把信號(hào)送給EC20，由PLC計(jì)算當(dāng)前的運(yùn)行速度、距離等數(shù)據(jù)。
PLC實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)點(diǎn)的協(xié)調(diào)控制，邏輯控制處理。PLC實(shí)現(xiàn)線速度，運(yùn)行命令傳遞到變頻器，并收集變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)傳遞變頻器參數(shù)修改信息。
選用EV6000張力控制專用變頻器實(shí)現(xiàn)放卷和收卷控制，選用EV6000高性能矢量控制變頻器實(shí)現(xiàn)主牽引控制。變頻器以閉環(huán)矢量控制運(yùn)行，安裝脈沖編碼器（PG），編碼器信號(hào)類型：集電極開路輸出型；
收、放卷變頻器工作于張力閉環(huán)速度模式，EV6000自帶卷徑計(jì)算功能和斷帶檢測(cè)功能。
為了保證系統(tǒng)的快速起停要求，尤其是急停的技術(shù)指標(biāo)。變頻器都需外接制動(dòng)電阻。
3.4 電氣配線圖
3.4.1 主驅(qū)動(dòng)變頻器接線圖
圖五 主牽引變頻器接線圖
變頻器通過(guò)端子進(jìn)行起停運(yùn)行控制，運(yùn)行方向設(shè)定，運(yùn)行速度設(shè)定，故障停機(jī)和復(fù)位處理。
3.4.2 收、放卷變頻器接線圖
圖六 收、放卷變頻接線圖
變頻器通過(guò)端子進(jìn)行起停運(yùn)行控制，運(yùn)行方向設(shè)定，張力給定設(shè)置，張力方向設(shè)定，運(yùn)行線速度設(shè)定，收、放卷模式設(shè)定，初始卷徑復(fù)位，故障停機(jī)和復(fù)位處理。
四 參數(shù)設(shè)置
1 牽引變頻器參數(shù)設(shè)置
牽引電機(jī)選用的是艾默生高性能變頻器EV6000-4T0220G，以下是該變頻的主要功能碼設(shè)置。 
2 收、放卷變頻器參數(shù)設(shè)置
收放卷電機(jī)選用的是艾默生高性能張力專用型變頻器EV6000-T-4T0370G，以下是該變頻的主要功能碼設(shè)置。
五 調(diào)試步驟及注意事項(xiàng)
查電氣接線；
脫開負(fù)載，進(jìn)行電機(jī)參數(shù)調(diào)諧；
某一確定速度下，用測(cè)速器對(duì)電機(jī)和卷取輥進(jìn)行速度測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算各傳動(dòng)點(diǎn)的傳動(dòng)比并設(shè)置；
設(shè)置基本參數(shù)，試運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察電機(jī)運(yùn)行方向，調(diào)整到正確的方向；
穿料，帶料調(diào)試，根據(jù)效果合理調(diào)整各參數(shù)設(shè)置，直到符合控制要求；
在機(jī)臺(tái)規(guī)格所規(guī)定的線速度范圍內(nèi)，從最低線速度到最高線速度進(jìn)行試車運(yùn)行，觀察控制效果，根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)；
在空芯卷徑和最大卷徑之間試車運(yùn)行，觀察控制效果，根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)；
參數(shù)備份，上傳到操作面板，并記錄
六 結(jié)束語(yǔ)
檢品機(jī)控制系統(tǒng)是一種對(duì)張力要求較為嚴(yán)格的電氣控制系統(tǒng)，無(wú)論是在零頻，還是在高速運(yùn)行狀態(tài)下，EV6000張力專用變頻器均表現(xiàn)出極為優(yōu)良的張力控制性能，最小張力可以控制到1.0kg，而保持張力的恒定，該方案對(duì)其它類似的張力控制系統(tǒng)具要重要的參考價(jià)值。
（轉(zhuǎn)載）
