采用匯川MD320變頻器實現(xiàn)高精度位置同步控制
2010/9/28 11:49:00
一、 引言
在造紙行業(yè)中，經常需要高精度位置同步控制，特別是切紙機這樣的機械，對于位置精度要求極高的情況下，靠普通變頻器的速度控制已經難以滿足要求，一般只有采用直流或者交流伺服來解決，本文針對這一情況，提出了采用匯川MD320帶簡易伺服功能變頻器，實現(xiàn)高精度位置同步控制在切紙機中的應用方案。
二、 系統(tǒng)組成
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圖1采用變頻器控制的切紙機系統(tǒng)
圖1中只畫出了和送紙和切紙相關部分的連接圖，放卷控制和傳送帶控制等無關部分在圖中未畫出。1#VF采用標準MD320變頻器，2# VF采用帶簡易伺服功能的MD320非標變頻器，兩臺變頻器都由PLC通過RS485通信來控制。1#VF變頻器采用閉環(huán)矢量速度控制模式，速度精度可達0.1%以上，用來控制控制送紙輥的轉速。同時送紙電機的A相速度脈沖，通過2# VF變頻器高速數(shù)字輸入口DI5輸入，作為同步跟蹤控制的脈沖輸入源，2# VF采用簡易伺服功能控制模式，用來控制切紙輥的轉動速度和位置。
三、 帶簡易伺服功能的MD320非標變頻器的突出特點：
1．同步控制：實時調整切紙輥運行頻率，使切紙輥旋轉的脈沖數(shù)與DI5輸入的脈沖數(shù)相同，實現(xiàn)高精度無差同步控制，并且兩路脈沖的比例關系可隨意設定（通訊設定：FE-00）即可設定切紙長度；
2．位置控制：在同步控制過程中進行位移控制，若要調節(jié)材料的松緊度，通過UP/DOWN端子調節(jié)切紙輥，進行前后位移調整；
3．自動轉速提升：為防止下刀時擋紙，可自動進行轉速提升（FE-02設為4），自動轉速提升是通過檢測送紙速度，然后通過切紙輥直徑（FE-04）和切紙輥減速比（FE-05）自動計算的頻率，使切紙輥的線速度在下刀瞬間與材料線速度相一致，轉速提升后對累計的脈沖誤差進行快速調整。
4．步進控制功能：可以設定步進脈沖數(shù)，用步進給定端子設定位移量，每步的步進量由FE-09設定，用步進控制端子實現(xiàn)定長控制。
四、工作原理框圖
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五、 原理分析
1#VF變頻器工作于閉環(huán)矢量控制模式，K1為送紙機械減速比；2#VF變頻器工作于伺服控制模式，其中K通過上位機進行通訊設定，由切紙長度L唯一確定，K2為切紙機械減速比。閉環(huán)矢量控制的速度、電流控制雙閉環(huán)原理框圖在圖中未畫出。.jpg)
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1#VF變頻器工作于閉環(huán)矢量控制模式，K1為送紙機械減速比；2#VF變頻器工作于伺服控制模式，其中K通過上位機進行通訊設定，由切紙長度L唯一確定，K2為切紙機械減速比。閉環(huán)矢量控制的速度、電流控制雙閉環(huán)原理框圖在圖中未畫出。
K的推導計算如下：
在變頻器MD320簡易伺服非標功能說明中的（FE-00）定義為脈沖比例設定；（FE-00）脈沖比例設定是指從DI5輸入的指令脈沖與切紙機變頻器所帶電機的編碼器脈沖的比例，也就是當DI5輸入一個脈沖需要切紙機電機轉過幾個脈沖。
用于切紙機，根據(jù)切紙長度計算脈沖比例方法如下：
用于切紙機，根據(jù)切紙長度計算脈沖比例方法如下：
比較 式(10)與式(6)完全相等，故（FE-00）脈沖比例設定和跟蹤速度增益K，兩者是完全相同的，只是表述略有區(qū)別。
綜上分析：改變不同的紙張長度L，可根據(jù)式(10)求出不同的脈沖比例設定（FE-00），只要上位機實時地用通訊設定方式改變（FE-00）設定數(shù)值，就可以實時地調整切紙的長度。另外，特別需要注意的一點是，在本文的分析中，隱含了一個前提，那就是切紙輥旋轉一周，即完成一次切紙過程。也就是L=.jpg)
，本文中證明過程省略。
綜上分析：改變不同的紙張長度L，可根據(jù)式(10)求出不同的脈沖比例設定（FE-00），只要上位機實時地用通訊設定方式改變（FE-00）設定數(shù)值，就可以實時地調整切紙的長度。另外，特別需要注意的一點是，在本文的分析中，隱含了一個前提，那就是切紙輥旋轉一周，即完成一次切紙過程。也就是L=
，本文中證明過程省略。六、 精度分析
1、 跟蹤誤差
由于2#VF采用簡易伺服控制，由于送紙電機的加減速過程一般比較緩慢，加減速時間可達30秒到60秒，甚至更長，因此切紙機位置動態(tài)跟蹤誤差可以做到五個脈沖以內，則整個切紙過程跟蹤最大誤差.jpg)
可以控制在式(11)要求的范圍內。在穩(wěn)態(tài)過程中，由于MD320閉環(huán)矢量的高精度，可以保證穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差小于兩個脈沖，跟蹤穩(wěn)態(tài)誤差只有動態(tài)1/4。
由于2#VF采用簡易伺服控制，由于送紙電機的加減速過程一般比較緩慢，加減速時間可達30秒到60秒，甚至更長，因此切紙機位置動態(tài)跟蹤誤差可以做到五個脈沖以內，則整個切紙過程跟蹤最大誤差
可以控制在式(11)要求的范圍內。在穩(wěn)態(tài)過程中，由于MD320閉環(huán)矢量的高精度，可以保證穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差小于兩個脈沖，跟蹤穩(wěn)態(tài)誤差只有動態(tài)1/4。 &
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