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丹佛斯变频器在管式绞线机上的应用

时间:2018-02-28    编辑:津信变频    点击:
Danfoss inverter applications in tubular stranding machines
摘要:本文先容了丹佛斯FC300系列变频器,配合MCO305运动控制选件,在管式绞线机上的应用;并简述了开发过程。
关键词:丹佛斯变频器 MCO305 管式绞线机
Abstract:  This article introduced Danfoss FC300 series inverter applications in tubular stranding machines with MCO305 motion control option, and its development process.
Keywords:  Danfoss Inverter MCO305 Tubular stranding machine
引言:管式绞线机绞线机是一种能广泛应用于各类软/硬导体线(钢绞线、铝绞线及铜绞线等)及电子线(如:电源线、耳机线等)的绞合机械设备,使多根单支导体扭成一股,达到线材的工艺要求。其控制关键在于需要绞笼转速和牵引轮转速保持高度同步。
一、工艺先容:
6+1型管式绞线机的主要机械结构如下图所示:
 
其中:
1.绞笼:内部装有放线摇篮,将要扭绞的线盘安装在摇篮上,绞笼转动将这些线缆扭绞在一起,绞笼由绞线电机带动。绞笼由无缝钢管成型,重量可达数吨,工作转速可达500 RPM至750 RPM。
2.牵引轮:在绞笼转动的同时,牵引电机带动牵引轮转动,并且牵引电机需要根据节距(pitch)的设定按照一定的同步系数与绞线电机保持同步。
3.计米装置:扭绞后的线缆穿过计米装置,带动计米轮转动的同时出发计米轮上的接近开关,以实现计米。
二、主要电气部件配置
Danfoss  FC301  75kW*1
Danfoss  FC302  37kW  +  MCO305*1
Siemens S7-224XP  扩展8DI、8DO*1
Siemens  Smartline1000*1
PLC的PORT1口与两台变频器在一个总线上,采用FC协议进行通信;PORT0则连接西门子的人机屏。其中牵引电机变频器FC302上,安装MCO305选件卡,同时将两个电机的编码器都接到MCO305上。由绞笼电机作为主轴,牵引电机作为从轴与主轴同步运动。

 
三、开发过程:
1.变频器需要的参数确定:
为了实现高精度的同步控制,两个变频器都必须在1-**参数中正确设置电机的各个参数,并进行完整的AMA(电机自适应);设定FC301变频器的电机控制方式为速度闭环控制,并选择反馈来源为选件卡上的编码器;除此之外,需要优化的参数还包括:转矩和电流、最高转速的限制,PID控制器的参数,通信参数,发生故障后的处理方式等。
2.同步的实现:
要实现牵引变频器的同步运动,除了完成以上的参数设置外,还需要两个条件:同步命令信号和电子齿轮比。
对于同步命令信号,指定变频器或同步卡上的任意DI口作为同步命令信号口,在ApossApp中为MCO305编写程序,程序中还包括了手动动作、报警处理等内容。当变频器得到该同步命令信号后,便会开始进入同步运行状态。
对于电子齿轮比,它由变频器的中33-10(Sync Factor Master,电子齿轮比分母)和33-11(Sync Factor Slave,电子齿轮比分子)共同组成。计算公式为:
 
 
其中,绞笼转速、节距由操编辑给出,牵引轮周长、牵引减速比和绞线减速比取决于机械结构,由以上公式④推导出牵引轮转速并带入公式③,即可求出电子齿轮比分子,在计算的过程中须保证单位统一,计算出的电子齿轮比分子转化为整数并通过FC协议写入FC302的33-11参数。
3. 减速过程:
当检测到机器发生故障或急停按钮被按下时,需要机器以最快速度完成停车,这种情况下同时进行电气制动(制动电阻)和机械制动(气动抱闸);当产量即将达到是,停车过程为——先通过电气制动将绞笼转速降低至某一设定值,然后再投入机械抱闸。在实际开发中,为了实现最佳的制动效果,需要合理分配电气制动和机械制动所承担的制动工作量,防止制动电阻严重发热使得控制柜内温度过高,也要防止机械制动机构耗损过快。
无论采用何种停机方式,在制动过程牵引轮均要和绞笼保持同步,以防止绞线节距改变或发生断线。
4. 电磁干扰问题:
开发过程中,发生绞线变频器使能后牵引电机乱动的现象,检查发现使能后,来自主轴编码器的反馈脉冲数持续增长,而此时主轴并没有转动。因为本装置变频器功率较大,且都安装在同一个电气柜内,产生了电磁干扰问题。根据现场情况采取相应措施,问题得以解决。
四、程序结构

 
开机后,首先进行通信和状态的初始化。初始化完成后同时调用工作序列、报警和通信子程序。工作序列中,包含手动和自动两种状态,自动运行又包括机组准备(包括:松开机械抱闸、关闭防护门等动作)和机器运行两个状态。报警程序用于对机器状态进行实时监控,并根据故障情况实行相关动作。通信程序用于PLC和变频器的FC协议通信。
五、结语
现场实际运行过程中,完善的参数设置选项和监控功能保证了设备运行平稳高效。系统调试也十分简单易行,得到客户的一致好评。
 
参考文献
[1] MCO305 操作说明. MG.34.K1.41. Danfoss 
[2] S7-200可编程控制器系统手册. A5E00307992-04. Siemens


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