S7300控制系统及G120变频器在薄膜收卷机上的应用

３４　塑料包装　２０１２年　第２２卷　第５期　８７３００控制系统及Ｇ　１　２０变频器在　薄膜收卷机上的应用　陈昭楷　林洁波　孙靖寰　（广东金明精机股份有限公司）　本文主要介绍西门子Ｓ７—３００控制系统及　Ｇ１２ｏ变频器在薄膜收卷机上的应用，包括ＰＬＣ　式，通过变频器直接控制电机的输出扭矩。收卷　过程中，输出力矩Ｔ、张力Ｆ、半径Ｒ、直径Ｄ关系　如下：　Ｔ—Ｆ＊Ｒ　硬件组成，软件结构，收卷机，张力控制，变频力矩　控制，以及ｐｒｏｆｉｎｅｔ网络应用等，收卷机结构上主　要由牵引辊，接触辊，中心动力辊等部件组成，中　心动力组件通过电机与堵头连接驱动膜卷运转，　在恒张力的模式下，随着直径增大，输出力矩　Ｔ—Ｆ＊Ｄ／２逐渐增大，ＰＩ　Ｃ通过内部的卷径计算　模块计算出当前膜卷的直径。根据当前的张力给　传动部分均采用变频调速，结构如下图：　定值和卷径计算出力矩给定值，输出给变频器，控　制电机转矩，使电机输出符合工艺要求的当前的　整　∞　、Ｑ　ｅ　黼、》　＼　一／　串　襄老缓洚　扭矩，从而控制膜卷的收卷张力，实际使用过程　中，考虑制品性能及收卷工艺等要求，通常都使用　锥度张力控制，使收卷时不同卷径对张力的要求　不同，通常随着膜卷直径变化薄膜表面张力按锥　收卷机电气控制主要由Ｓ７—３００ＰＬＣ，Ｇ１２０　变频器，张力传感器，张力放大器，人机界面等组　度要求衰减，由于受力矩控制精度的限制，普通变　频力矩控制方式下，直径变化范围不能太大，一般　在５倍以下。　收卷机张力控制方面设计主要有３００程序编　写与Ｇ１２０变频器参数的设定与调整，为了使用方　成，主控制器为ｃＰＵ３２５—２ＰＮ／ＤＰ，采用ＥＴ２００　分布式Ｉ／Ｏ系统，系统使用ＰＲＯＦＩＮＥＴ现场总线　网络，将变频器，人机界面及ＰＩ　Ｃ等连接在一起，　实现实时控制与信息交换。　张力控制主要有牵引张力控制和中心收卷张　便，程序采用模块化设计，将中心收卷张力控制分　为锥度控制和张力控制两个功能块，如下图：　力控制两部分，在牵引前安装有张力传感器，用于　检测薄膜张力，张力控制器对传感器信号进行放　大，输出０—１０ｖ张力信号，张力控制过程中，变频　器运行在速度模式下，控制系统根据一牵引线速　”　，　一　…“　ｆ　。　度，张力设定值，薄膜张力反馈值调整牵引变频速　度，控制薄膜表面张力保持恒定不变。　中心收卷张力控制采用张力开环力矩控制模　电－－－～………』　一一　一叫一　等量　：　２０１２年　第２２卷　第５期　塑料包装　３５　锥度控制功能模块中，ＩＡＭＩＴ模块用于限制　力矩设定值，该模块主要将力矩设定值限制在一　定范围内，防止后面运算溢出，ＦＣ２５１用于锥度控　制功能，在ＦＣ２５１模块中主要参数有Ｄ—ＭＡＸ、Ｄ—　ＭＩＮ、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ，分别为膜卷最大直径，最小直径　和当前直径，ＳＥＴ—ＴＡＰＥ为锥度设定值，ＳＥＴ—　ＰＲＥＳＳ为力矩设定值，ＦＣ２５１功能块根据膜卷直　径变化以及锥度设定和力矩设定值，按锥度衰减　方式，计算出当前直径下对应输出力矩，最终转换　为膜卷张力，使膜卷张力满足工艺要求。　Ｆ　ＦＣ２３３　哪一一一——　————　鼢２　０　｛　妇　一　。。一　￡ｔ　ｔ　ＳｔｓＴ￡　蒋：　§一　妇　孙　｛　。！　８一　ｌ　｝々　ｉ　ｔ　一ｅ　＾ｃｆｒ。　《ｍ　｝　ｔ—　０￡　ｔ　辨　ｅ∞一　脚：　一　螂蠊§｛一　群：｛§０一　００　ｌ　辨ｔ《　ｉ一　｝：：０一　Ｃ　ＣＡ＇ＦＦＣ２５３模块用于中心卷起张力控制，主要输　入参数有Ｌｉｎｅ—ｓｐ线速度输入端，用于输入牵引线　速度，Ｍａｘ—ｔｏｒｑｕｅ，Ｍｉｎ—ｔｏｒｑｕｅ，Ｓｅｔ—ｔｏｒｑｕｅ分另０　为最大力矩最小力矩和设定力矩，ＰＩＤ为控制参　数，与变频器力矩控制性能有关，用于调整变化过　程反应及跟随速度，ｃｏｍｐ一１分别为惯量补偿，用　于补偿加减速过程所需的额外扭矩，ｃｏｍｐ一２为摩　擦补偿，用于克服机械摩擦需要的扭矩，ｃｏｍｐ一３　为换卷补偿，在换卷过程中补偿电机转矩，方便换　卷过程中各逻辑动作的执行，ＴＥＮＳＩＯＮ为最后　输出到变频的力矩控制值，变频器按力矩控制值　控制电机力矩，使膜卷张力满足要求。　Ｇ１２０变频参数调整主要有以下参数　参数号　设定值　功能　备注　Ｐ０００３　３　访问级别（专家级）　Ｐ０７０１　１　ＤＩ１启动信号　外部端子启动　Ｐ０７０２　４　ＤＩ２　ＯＦＦ３快速停机　外部端子急停　Ｐ１３００　２１　传感器矢量控制　Ｐ１５Ｏ１　Ｒ７２２．３　速度转矩切换　Ｐ１５Ｏ３　Ｒ７５５．０　转矩给定值　通过模拟量给定　Ｐ１５２Ｏ　转矩给　根据实际设定　定上限　Ｐ１５２１　转矩给　根据实际设定　定下限　Ｐ９２２　３５２　Ｐｒｏｆｉｎｅｔ参数设定　其中参数Ｐ０７０１为启动信号，接通时电机启　动，Ｐ０７０２为快速停机信号，断开时电机快速停　止，Ｐ１３ＯＯ为电机控制方式，采用带编码器速度控　制模式，当Ｐ１５０１为０时，运行在速度方式下，为１　时运行在力矩模式下，实际应用过程中，在换卷或　预速过程中先用速度方式，进入收卷时使用力矩　方式。Ｐ１５０３为转矩设定值，通过模拟量输入０控　制转矩的大小。输出转矩大小由Ｐ１５２０，Ｐ１５２１限　幅，可根据电机功率以及实际膜卷张力大小设定　转矩上下限，防止输出转矩过大。Ｐ９２２为Ｐｒｏｆｉ—　ｎｅｔ参数组，可将控制字，电机输出电流，频率，转　速，力矩等参数通过Ｐｒｏｆｉｎｅｔ连接到ＰＬＣ上，便于　读取参数。　该控制方式在应用过程中效果较好，实际生　产过程中采用６寸芯轴，最大膜卷直径可达　１０００ｍｍ，最大厚度１５０￣ｍ，收卷张力稳定，膜卷　端面整齐，取得了良好控制效果。　参考文献　１．张万忠。刘明芹．电器与ＰＬＣ控制技术【Ｍ】．２版。　北京：化学工业出版社，２００８　２．廖常初．Ｓ７—３００／４００　ＰＬＣ应用技术。北京：机械　工业出版社。２００５　３．变频器原理及通用控制理论。西门子自动化与培　训机构