Danfoss變頻器在切紙機的應(yīng)用

如圖所示切紙機電氣控制系統(tǒng)由上位機、控制器、變頻器、異步電機和編碼器組成。操作工人可以通過觸摸屏設(shè)定送紙速度，切紙長度等參數(shù)，由控制器根據(jù)輸入的參數(shù)計算各電機的轉(zhuǎn)速，然后通過串行FC總線協(xié)議向各變頻器發(fā)送運行指令。變頻內(nèi)部進行速度閉環(huán)來精度控制轉(zhuǎn)速。

  系統(tǒng)中在控制器內(nèi)部建立起各電機轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)公式，通過串行總線向變頻器發(fā)送運行指令，變頻內(nèi)部只需設(shè)定通訊參數(shù)即可接收到控制器發(fā)送的指令。在控制器內(nèi)部按照Danfoss內(nèi)部的FC協(xié)議格式編寫自由口指令，在此須注意的是控制器內(nèi)部的通訊參數(shù)設(shè)置必須和變頻內(nèi)部一致，否則變頻器無法接收通訊指令。

Danfoss變頻器的串行通訊為異步半雙工的方式，使用字節(jié)奇偶校驗和塊傳送異或校驗方法，從機地址最多可以設(shè)定到126。每個電碼由一個起始字節(jié)(STX)開始，這個起始字節(jié)為STX=02H，隨后緊跟一個表示電碼長度(LGE)的字節(jié)和表示變頻器地址的字節(jié)(ADR)，然后是一些數(shù)據(jù)字節(jié)。整個電碼由一個數(shù)據(jù)控制字節(jié)(BCC結(jié)束位)來結(jié)束。具體格式請參考變頻器設(shè)計指南。

控制器編寫好通訊協(xié)議程序后，觸摸屏設(shè)定工藝參數(shù)并且啟動運行，控制器即可依次向各變頻器發(fā)送通訊指令。本系統(tǒng)采用西門子CPU226CN作為控制器。在通訊運行指令向各個變頻器發(fā)送之后，具體實施的怎么樣就要看變頻內(nèi)部速度閉環(huán)的控制情況了。此系統(tǒng)較難把握的是：在不用伺服系統(tǒng)和其他運動卡件的情況下，如何使運動系統(tǒng)達到比較高的轉(zhuǎn)速精度來保持較低的切紙誤差。采用Danfoss變頻器速度閉環(huán)控制，并采用VVCplus（電壓矢量帶反饋）控制原理能較容易的實現(xiàn)其精度要求。在此項目中Danfoss 變頻家族中的VLT2900和FC300速度閉環(huán)控制以較高的精度，穩(wěn)定的性能出色的完成了這一任務(wù)。在實際生產(chǎn)中達到了工藝要求，并得到了顧客的認(rèn)可。

2.2系統(tǒng)設(shè)計注意事項

在調(diào)試過程時必須配置好各個相關(guān)參數(shù)，否則速度閉環(huán)控制不能執(zhí)行。

具體注意以下幾點：

1 編碼信號類型的選擇問題

編碼器須采用PNP型（24V，線長不超過5m），否則變頻器不接受信號導(dǎo)致閉環(huán)失敗，具體狀況是VLT2900出現(xiàn)高于實際頻率5Hz運行，FC300出現(xiàn)A60編碼器丟失故障。

2 FC300變頻相序應(yīng)正確

因為FC300接受的AB兩相編碼信號，存在正反向問題，所以根據(jù)實際情況調(diào)整AB相序。相序調(diào)整不當(dāng)同樣會出現(xiàn)A60故障。

3 VLT2900 參數(shù)設(shè)置問題

VLT2900閉環(huán)參數(shù)設(shè)置與FC300不完全一樣，這樣如果按設(shè)置FC300參數(shù)的邏輯設(shè)定2900往往會出現(xiàn)錯誤。除此之外2900內(nèi)部參數(shù)中設(shè)定編碼器線數(shù)比較抽象，很容易導(dǎo)致閉環(huán)失敗。

VLT2900閉環(huán)失敗的癥狀是變頻器往往高于實際頻率5HZ運行，而不是飛車或報警。閉環(huán)失敗原因無非是參數(shù)設(shè)置和信號反饋問題，在編碼器選擇安裝正確后，參數(shù)設(shè)置就顯得尤為重要了。

下面是列舉了較容易出錯的參數(shù)

1）參數(shù)205“最大設(shè)定值” 單位是RPM而非HZ,設(shè)定時應(yīng)注意。

2）參數(shù)327“脈沖給定/回授值”是設(shè)定編碼器線數(shù)，

計算公式計算如下：

          327參數(shù)值=編碼器線數(shù)*205參數(shù)/60

3）參數(shù)307“33端子功能”設(shè)置為29“脈沖回授”，而非同FC300設(shè)置為“無功能”。

4 PID參數(shù)設(shè)定問題

良好的PID設(shè)定值能使系統(tǒng)保持良好的動態(tài)性能，并能最大限度的減少誤差的存在。在現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)實際情況合理的配置PID參數(shù)，以使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)運行。另外還應(yīng)合理設(shè)置“低通濾波時間”（通常此參數(shù)與編碼器分辨率成反比），這樣能有效的衰減反饋信號的振蕩，增強抗干擾能力，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

5編碼器信號的處理

編碼器信號出現(xiàn)問題是在工控領(lǐng)域中比較常見的，往往因為編碼器固定不牢，或因周圍干擾引起脈沖丟失現(xiàn)象而導(dǎo)致反饋信號不準(zhǔn)。

在安裝編碼器時不準(zhǔn)有松動現(xiàn)象，延長信號線時應(yīng)用抗干擾性強的屏蔽線，并保持良好的接地。另外動力線和信號線應(yīng)單獨交叉走線，若平行走線時不能相隔太近，以免干擾信號。

結(jié)束語

本系統(tǒng)是運動控制系統(tǒng)中最常見的同步傳動的一種控制方式，在工業(yè)控制中電機之間的同步運動最為常見，一般在運動精度比較高的系統(tǒng)中常常采用伺服控制，成本相對來說比較高。在本系統(tǒng)中使用了普通的異步電機，并采用Danfoss驅(qū)動器能比較輕松的達到了同步控制精度的要求，大大節(jié)約了成本，有著廣泛的應(yīng)用前景。