Danfoss inverter applications in tubular stranding machines
摘要：本文介紹了丹佛斯FC300系列變頻器，配合MCO305運動(dòng)控制選件，在管式絞線(xiàn)機上的應用；并簡(jiǎn)述了開(kāi)發(fā)過(guò)程。
關(guān)鍵詞：丹佛斯變頻器 MCO305 管式絞線(xiàn)機
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：管式絞線(xiàn)機絞線(xiàn)機是一種能廣泛應用于各類(lèi)軟/硬導體線(xiàn)(鋼絞線(xiàn)、鋁絞線(xiàn)及銅絞線(xiàn)等)及電子線(xiàn)（如:電源線(xiàn)、耳機線(xiàn)等）的絞合機械設備，使多根單支導體扭成一股，達到線(xiàn)材的工藝要求。其控制關(guān)鍵在于需要絞籠轉速和牽引輪轉速保持高度同步。
一、工藝介紹：
6+1型管式絞線(xiàn)機的主要機械結構如下圖所示：
其中：
1.絞籠：內部裝有放線(xiàn)搖籃，將要扭絞的線(xiàn)盤(pán)安裝在搖籃上，絞籠轉動(dòng)將這些線(xiàn)纜扭絞在一起，絞籠由絞線(xiàn)電機帶動(dòng)。絞籠由無(wú)縫鋼管成型，重量可達數噸，工作轉速可達500 RPM至750 RPM。
2.牽引輪：在絞籠轉動(dòng)的同時(shí)，牽引電機帶動(dòng)牽引輪轉動(dòng)，并且牽引電機需要根據節距（pitch）的設定按照一定的同步系數與絞線(xiàn)電機保持同步。
3.計米裝置：扭絞后的線(xiàn)纜穿過(guò)計米裝置，帶動(dòng)計米輪轉動(dòng)的同時(shí)出發(fā)計米輪上的接近開(kāi)關(guān)，以實(shí)現計米。
二、主要電氣部件配置
Danfoss FC301 75kW*1
Danfoss FC302 37kW + MCO305*1
Siemens S7-224XP 擴展8DI、8DO*1
Siemens Smartline1000*1
PLC的PORT1口與兩臺變頻器在一個(gè)總線(xiàn)上，采用FC協(xié)議進(jìn)行通信；PORT0則連接西門(mén)子的人機屏。其中牽引電機變頻器FC302上，安裝MCO305選件卡，同時(shí)將兩個(gè)電機的編碼器都接到MCO305上。由絞籠電機作為主軸，牽引電機作為從軸與主軸同步運動(dòng)。
三、開(kāi)發(fā)過(guò)程：
1.變頻器需要的參數確定：
為了實(shí)現高精度的同步控制，兩個(gè)變頻器都必須在1-**參數中正確設置電機的各個(gè)參數，并進(jìn)行完整的AMA（電機自適應）；設定FC301變頻器的電機控制方式為速度閉環(huán)控制，并選擇反饋來(lái)源為選件卡上的編碼器；除此之外，需要優(yōu)化的參數還包括：轉矩和電流、最高轉速的限制，PID控制器的參數，通信參數，發(fā)生故障后的處理方式等。
2.同步的實(shí)現：
要實(shí)現牽引變頻器的同步運動(dòng)，除了完成以上的參數設置外，還需要兩個(gè)條件：同步命令信號和電子齒輪比。
對于同步命令信號，指定變頻器或同步卡上的任意DI口作為同步命令信號口，在A(yíng)poss軟件中為MCO305編寫(xiě)程序，程序中還包括了手動(dòng)動(dòng)作、報警處理等內容。當變頻器得到該同步命令信號后，便會(huì )開(kāi)始進(jìn)入同步運行狀態(tài)。
對于電子齒輪比，它由變頻器的中33-10（Sync Factor Master，電子齒輪比分母）和33-11（Sync Factor Slave，電子齒輪比分子）共同組成。計算公式為：
其中，絞籠轉速、節距由操作者給出，牽引輪周長(cháng)、牽引減速比和絞線(xiàn)減速比取決于機械結構，由以上公式④推導出牽引輪轉速并帶入公式③，即可求出電子齒輪比分子，在計算的過(guò)程中須保證單位統一，計算出的電子齒輪比分子轉化為整數并通過(guò)FC協(xié)議寫(xiě)入FC302的33-11參數。
3. 減速過(guò)程：
當檢測到機器發(fā)生故障或急停按鈕被按下時(shí)，需要機器以最快速度完成停車(chē)，這種情況下同時(shí)進(jìn)行電氣制動(dòng)（制動(dòng)電阻）和機械制動(dòng)（氣動(dòng)抱閘）；當產(chǎn)量即將達到是，停車(chē)過(guò)程為——先通過(guò)電氣制動(dòng)將絞籠轉速降低至某一設定值，然后再投入機械抱閘。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，為了實(shí)現最佳的制動(dòng)效果，需要合理分配電氣制動(dòng)和機械制動(dòng)所承擔的制動(dòng)工作量，防止制動(dòng)電阻嚴重發(fā)熱使得控制柜內溫度過(guò)高，也要防止機械制動(dòng)機構耗損過(guò)快。
無(wú)論采用何種停機方式，在制動(dòng)過(guò)程牽引輪均要和絞籠保持同步，以防止絞線(xiàn)節距改變或發(fā)生斷線(xiàn)。
4. 電磁干擾問(wèn)題：
開(kāi)發(fā)過(guò)程中，發(fā)生絞線(xiàn)變頻器使能后牽引電機亂動(dòng)的現象，檢查發(fā)現使能后，來(lái)自主軸編碼器的反饋脈沖數持續增長(cháng)，而此時(shí)主軸并沒(méi)有轉動(dòng)。因為本裝置變頻器功率較大，且都安裝在同一個(gè)電氣柜內，產(chǎn)生了電磁干擾問(wèn)題。根據現場(chǎng)情況采取相應措施，問(wèn)題得以解決。
四、程序結構
開(kāi)機后，首先進(jìn)行通信和狀態(tài)的初始化。初始化完成后同時(shí)調用工作序列、報警和通信子程序。工作序列中，包含手動(dòng)和自動(dòng)兩種狀態(tài)，自動(dòng)運行又包括機組準備（包括：松開(kāi)機械抱閘、關(guān)閉防護門(mén)等動(dòng)作）和機器運行兩個(gè)狀態(tài)。報警程序用于對機器狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，并根據故障情況執行相關(guān)動(dòng)作。通信程序用于PLC和變頻器的FC協(xié)議通信。
五、結語(yǔ)
現場(chǎng)實(shí)際運行過(guò)程中，完善的參數設置選項和監控功能保證了設備運行平穩高效。系統調試也十分簡(jiǎn)單易行，得到客戶(hù)的一致好評。
參考文獻
[1] MCO305 操作說(shuō)明. MG.34.K1.41. Danfoss
[2] S7-200可編程控制器系統手冊. A5E00307992-04. Siemens
聲明：
本文版權為上海津信變頻器有限公司所有，如需轉載請注明出處。
獲取更多幫助和支持，請登陸上海津信變頻器有限公司網(wǎng)站 www.941lvy.com 或撥打上海津信變頻器專(zhuān)業(yè)服務(wù)中心7/24技術(shù)支持熱線(xiàn)400-888-6560，隨時(shí)與我們聯(lián)系。
?
