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深圳市蓝海华腾技术股份有限公司
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蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

日期: 2018-01-15
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引言

涂布设备生产线主要是用于塑料薄膜、纸类、电化铝、布料及皮革等的上胶涂布与复合加工,将成卷的基材涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等,并烘干后收卷。它广泛地应用于各类包装领域,主要的技术指标:

(1) 高可靠性,高控制精度,确保涂布效果高度均匀;

(2) 整机同步性能要求高;

(3) 高速不停机自动换卷,提高生产效率;

(4) 收放卷的张力控制要求稳定可靠,确保卷曲效果良好,无废料;

(5) 安全高效。

该涂布机生产线为江苏某机械有限公司设计制造,主要用于生产OPP 和PET 薄膜。根据设计要求,整机共采用了24 台蓝海华腾变频器,功率范围为0.75kw到30kw,两台收卷张力控制变频器功率为7.5kw,两台放卷张力控制变频器功率为11kw。蓝海华腾张力控制变频器优异的性能确保了整机的稳定运行,得到了客户的认可。

涂布机工艺

涂布机生产线电气系统主要是双工位放卷、放卷牵引辊、涂胶辊、拉布辊、稳速辊、收卷牵引辊、双工位收卷、风机等工艺环节组成。该涂布机的整机最大速度为300m/min,并且收放卷自动换卷的线速度不低于250m/min。

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

涂布机生产线图

影响到涂布机生产产品效果的主要环节:

(1) 整机同步:PLC 控制速度同步,从放卷经过各传动点,最后到收卷,从最低速到最高速,确保各传动点的速度经过微调后达到一致;

(2) 牵引张力控制:拉布辊和稳速辊都配有张力反馈装置,采用变频器内部的PID 功能进行张力闭环控制,调整PID 参数,确保张力的稳定性和快速响应;

(3) 收放卷张力控制:采用变频器内置张力控制功能,自动进行卷径计算和张力锥度控制,同时观察张力显示仪的张力值,调整到适合生产材料的张力曲线;

(4) 自动换卷:在放卷将放完或收卷将收满的时候,待换卷变频器进入预驱动状态,PLC 控制自动接膜机构进行翻转、接膜等操作。

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

自动接膜机械结构图

蓝海华腾涂布机方案

系统由9台电机进行传动控制,其中,分别为放卷(V6-T-T8)2台、放卷牵引(V5-H)1台、涂胶辊(V5-H)1台、拉布辊(V6-H)1台、稳速辊(V5-H)1台、收卷牵引(V5-H)1台、收卷(V6-T-T8)2台构成,其中放卷、拉布辊和稳速辊都是带张力反馈的闭环张力控制,收卷为张力开环控制。

方案说明:

1) PLC 给定主速度,通过D/A 模块将主速度信号同时给到放卷牵引辊、涂胶辊、拉布辊、稳速辊、收卷牵引辊,放卷速度由放卷牵引变频器的运行频率通过AO给定,收卷速度由收卷牵引变频器的运行频率通过AO给定;

2) 张力闭环控制环节如放卷、拉布辊、稳速辊的张力控制由变频器内部完成,通过目标张力值和反馈张力值进行比较,经PID 计算得到微调频率,叠加主速度作为输出频率,快速响应张力变化;

3) 收卷采用无需张力反馈的恒张力控制模式,内置了卷径计算、系统惯量补偿、材料惯量补偿、动态补偿等功能,使张力在整机加速、减速、恒速都能保证张力恒定;

4) 收放卷的张力控制变频器内置了自动换卷功能,通过预驱动功能,可在高速实现不停机换卷;

5) 触摸屏人机界面交互控制,通过触摸屏可实时设定当前整机线速度、收放卷张力等,同时可实时监控当前整机的状态参数,如卷径值、实际张力、实际速度、接膜的翻转角度、摆杆位置等。

现场电气柜如图及变频器控制系统方案如下:

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

电气柜图

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

蓝海华腾变频器控制系统方案图

方案优势

早期的涂布机控制采用磁粉制动器、力矩电机、PLC和通用变频器等方式,但存在控制效果不佳、张力控制器和PLC成本较高等问题。随着交流调速技术的发展,蓝海华腾张力控制变频器结合了电机矢量转矩控制性能和张力行业专用特点,在涂布机上应用体现出如下的优势:

(1) 系统稳定可靠、成本低:节约PLC的硬件成本和软件开发成本,同时省去了张力控制器;

(2) 整机响应速度提高:以前变频器的速度和转矩指令都是通过PLC和张力控制器转换后,给到变频器执行,存在响应的滞后,新的系统变频器内部采用高速32位DSP处理器,响应速度大大提高;

(3) 收卷效果良好:内置的张力动态补偿和张力锥度功能,避免菜心式不良收卷;

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

收卷现场图

(4) 内置自动换卷:实现高速不停机自动换卷,节省人工,提高效率;

(5) 安全性高:生产中出现断线时,卷曲轴会出现“飞车”,无需外加检测装置,变频器能自动检测并紧急停机;

(6) 卷径计算精度高:内置的卷径精度达到0.1mm,误差在5mm以内,现场状态监控见下图;

蓝海华腾张力控制变频器在涂布机生产线上的应用

上位机监控界面图

(7) PID自适应功能:成熟高效的PID控制算法,适应能力强,换卷时摆杆能迅速回到平衡位置。


蓝海华腾变频器基于矢量技术平台,性能优异,并结合中国的张力控制行业的特点,开发的张力控制变频器更加贴近用户需求。现场实践证明,蓝海华腾张力控制变频器完全满足涂布机生产线的控制要求.

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