１． 前言
隨著電力電子器件和控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，通用變頻器作為以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)機(jī)械為主的自動(dòng)化、省力化、節(jié)能化的交流調(diào)速裝置而得到了迅猛發(fā)展。由于對(duì)通用變頻器技術(shù)進(jìn)步的期待日益高漲，而使其的應(yīng)用不僅在工業(yè)生產(chǎn)方面，而且在健康/醫(yī)療設(shè)備、娛樂裝置、環(huán)境/生活方面的裝置及家用領(lǐng)域的使用也得以不斷擴(kuò)大。
在新市場應(yīng)用的不斷擴(kuò)大之中，原先的各種變頻器的應(yīng)用方面的技術(shù)進(jìn)步也同樣突飛猛進(jìn)，系統(tǒng)裝置本身及其運(yùn)用形態(tài)也更趨向自動(dòng)化。為此用戶對(duì)變頻器的要求也必然隨著各用途市場的動(dòng)向而變化。對(duì)于一般的通用變頻器在某些應(yīng)用上還存在著功能不足的情況，為填補(bǔ)此差距，有不少用戶不得不利用程序控制等系統(tǒng)方面的措施來彌補(bǔ)。這是由于變頻器廠家對(duì)產(chǎn)品的通用性能方面過于重視所至，而且各家提供同樣類似的功能也使變頻器趨向于便于統(tǒng)一使用的方向。但在近來各變頻器應(yīng)用系統(tǒng)顯現(xiàn)出特殊化應(yīng)用的趨勢(shì)，若還是單純地只意識(shí)到其通用性，則難以對(duì)廣大特定用戶提供方便使用的變頻器產(chǎn)品。為此三墾把能隨時(shí)提供盡如人意予以對(duì)應(yīng)的變頻器作為這次開發(fā)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，從而把SAMCO-vm05系列予以了產(chǎn)品化。
SAMCO-vm05系列、是把SAMCO-I系列的三墾獨(dú)特的V/f控制和無速度傳感器矢量控制的感應(yīng)電機(jī)高性能驅(qū)動(dòng)的計(jì)算作為基礎(chǔ)，而制作了具有各種用途特化功能的產(chǎn)品。
本文作重介紹SAMCO-vm05變頻器在多種卷繞設(shè)備的卷繞控制中的應(yīng)用。
２． 卷繞裝置的專用功能
２．１ 卷繞控制功能
作為絲線、布匹、紙張之類的卷繞裝置而應(yīng)用了形形色色的方式，但在本產(chǎn)品所配備的卷繞控制功能，將不再需PLC及昂貴的矢量變頻器或是轉(zhuǎn)矩電機(jī)等，就能構(gòu)筑成廉價(jià)的卷繞系統(tǒng)。
其基本構(gòu)成情況如圖1的卷繞系統(tǒng)所示那樣，把多臺(tái)變頻器直接地互相連接，把張力架的張力予以反饋并設(shè)定好卷繞功能，即能實(shí)現(xiàn)各種豐富多彩的卷繞控制。
圖1 卷繞系統(tǒng)的構(gòu)成
２．２ 應(yīng)用于拔絲機(jī)
用在對(duì)銅線等予以拔絲加工（伸線機(jī)）時(shí)所用的卷繞裝置時(shí)、其首要條件是要使主機(jī)側(cè)的線速度同卷繞側(cè)的線速度予以聯(lián)動(dòng)。然而、即使是以恒速進(jìn)行聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是隨著卷繞時(shí)間的推移、就會(huì)因卷繞側(cè)卷粗而發(fā)生速度誤差、最終則可能導(dǎo)致斷線現(xiàn)象。
對(duì)應(yīng)拔絲機(jī)的卷繞控制、是隨著卷繞時(shí)間的經(jīng)過、而把卷繞側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速予以變化、并在卷繞變粗或抑制卷繞松卷的同時(shí)進(jìn)行速度控制的卷繞控制。
如圖1所示、變頻器基本上是使用于加工機(jī)（主機(jī)）及卷繞機(jī)用的２臺(tái)，其以控制線互相連接、并以加工機(jī)（主機(jī)）的動(dòng)作而使卷繞機(jī)予以聯(lián)動(dòng)。在分別設(shè)定了卷繞開始的頻率、卷繞終了的頻率、以及卷繞時(shí)間的參數(shù)、并輸入了張力架（張力吸収裝置）位置檢測信號(hào)之后，即能在指定的時(shí)間中、一直到指定的頻率為止對(duì)輸出頻率予以控制來進(jìn)行卷繞。
中途的張力架動(dòng)作的補(bǔ)償、能以圖2所示的獨(dú)特的張力架補(bǔ)償功能在最小變動(dòng)范圍內(nèi)與以控制。此外、在變頻器中是按三墾獨(dú)特的卷繞曲線進(jìn)行計(jì)算的、并隨著卷繞時(shí)間的經(jīng)過、對(duì)卷繞粗度予以補(bǔ)償。其情況如圖3所示。
張力架補(bǔ)償是隨張力架位置而進(jìn)行的可變?cè)鲆婵刂疲蓪?duì)比較緩慢的巻粗現(xiàn)象所引起的變化及加減速時(shí)的急劇的變化都予以補(bǔ)償。此外，卷繞計(jì)算曲線具有4套設(shè)定、并能以外部輸入信號(hào)來進(jìn)行選擇。由此、即使卷繞時(shí)間或繞線筒直徑發(fā)生很大的變化、也能以１條曲線切換信號(hào)簡便地改變系統(tǒng)。
圖2 卷繞控制過程圖
圖3 卷繞特性
圖4 拔絲機(jī)裝置
２．３ 應(yīng)用于送線機(jī)
在形形色色的卷繞系統(tǒng)的構(gòu)成中、有時(shí)還需要同卷繞側(cè)進(jìn)行相反動(dòng)作的送線側(cè)的裝置（送線機(jī)）。本控制法、是此類裝置所最為合適的送線機(jī)對(duì)應(yīng)功能。
圖5是生產(chǎn)扁形電纜為實(shí)例的8條獨(dú)立的送線機(jī)構(gòu)成圖。
送線機(jī)是同卷繞側(cè)的卷繞速度予以聯(lián)動(dòng)來作為其基本動(dòng)作的。但在不能得到卷繞裝置而來的速度情報(bào)時(shí)、聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)成為非常困難的動(dòng)作。即使是在這種情況下、本控制也能同卷繞側(cè)的速度無關(guān)來進(jìn)行供線。
卷繞側(cè)的速度變化、全反映在張力架的動(dòng)作上、檢測此張力架的動(dòng)作并進(jìn)行原位控制、為事先預(yù)防送線時(shí)的過張力及卷繞的松卷現(xiàn)象、來改變旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)矩。由此動(dòng)作、即能進(jìn)行不受卷繞側(cè)速度影響的單獨(dú)的送線機(jī)控制。此外、考慮到斷線時(shí)的緊急停機(jī)、在超越了斷線判斷電平時(shí)、即使其進(jìn)行DC制動(dòng)（直流制動(dòng)）停止動(dòng)作。此外、在進(jìn)行卷線的準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)、若發(fā)生過多的送線時(shí)、即會(huì)在反轉(zhuǎn)方向進(jìn)行回卷控制。
圖5 送線機(jī)構(gòu)成圖
２．４ 應(yīng)用于卷繞機(jī)
從送線筒把線材送到繞線筒的卷繞機(jī)方面、會(huì)因其線的材質(zhì)而要求某種恒定的張力和某種恒定的線速度。圖6所示的光纖的卷繞裝置中、由于使用的是非常容易斷線的線材、所以應(yīng)以數(shù)m～數(shù)十m／分的低速來進(jìn)行恒張力、恒線速度的卷繞。
為實(shí)現(xiàn)該性能的控制構(gòu)成圖如圖7所示。
其特征在于驅(qū)動(dòng)送線部繞線筒的變頻器和驅(qū)動(dòng)卷繞部分繞線筒的變頻器是互相獨(dú)立地進(jìn)行控制的。卷繞側(cè)的變頻器、是以裝置滑車上所設(shè)置的PG速度傳感器的速度反饋脈沖為依據(jù)來進(jìn)行線速度恒定控制的。此外，送線側(cè)的變頻器是使用著專用的卷繞功能的、并以張力架的位置檢測反饋信號(hào)為基準(zhǔn)來進(jìn)行張力的恒定控制的。
也就是說，不使用相互的比率聯(lián)動(dòng)信號(hào)等、而是以卷繞側(cè)變頻器的線速度恒定控制為基礎(chǔ)、即由送線側(cè)的變頻器緊跟卷繞側(cè)的變頻器速度來進(jìn)行張力控制、從而總能保持穩(wěn)定的卷繞動(dòng)作。此外、對(duì)予卷繞的中途停機(jī)后的再起動(dòng)、或是改變卷線筒直徑時(shí)的再起動(dòng)、都能不受比率聯(lián)動(dòng)影響而進(jìn)行穩(wěn)定的卷繞動(dòng)作。
圖8表示卷線筒轉(zhuǎn)速―經(jīng)過時(shí)間的特性。相互控制部分的線速度、從卷繞開始到卷繞結(jié)束是始終保持恒速的。為保持此恒定速度、相互的卷線筒的轉(zhuǎn)速、在送線部分是逐漸上升的、而在卷繞部分則是逐漸下降的。
在實(shí)現(xiàn)此特性時(shí)、特別是供線側(cè)的變頻器的張力控制是起了很大效果的。通常、為把張力架的位置控制在所希望的位置時(shí)，使用PI控制，若增益的設(shè)定値不太合適時(shí)、就可能會(huì)經(jīng)常發(fā)生微小的或是較大的振動(dòng)現(xiàn)象而使控制變得非常困難。而本控制的手法是為抑制微小振動(dòng)張力架的偏移幅度而進(jìn)行的盲區(qū)控制以及抑制振動(dòng)現(xiàn)象并能進(jìn)行高速響應(yīng)的可變?cè)鲆婵刂疲@些都在變頻器內(nèi)部予以了增強(qiáng)。此外，同送線機(jī)一樣由于斷線時(shí)的DC制動(dòng)（直流制動(dòng)）的停止動(dòng)作，在通線時(shí)的反轉(zhuǎn)方向的回卷控制從而形成了廉價(jià)的系統(tǒng)構(gòu)成并提高了其控制性能和作業(yè)性能。
圖7 卷繞機(jī)的構(gòu)成圖
圖8 卷線筒轉(zhuǎn)速―經(jīng)過時(shí)間特性
３． 后記
近幾年來變頻器應(yīng)用系統(tǒng)正迅速地趨向特性化，若只是單純地意識(shí)到通用性能的話則就難以滿足特性化用戶的需求。作為用戶來說，現(xiàn)在也更為急切地要求變頻器能對(duì)各用途市場的迅猛發(fā)展的動(dòng)向逐步予以對(duì)應(yīng)。
本文所記載的對(duì)卷繞裝置方面的應(yīng)用、是對(duì)應(yīng)形形色色系統(tǒng)而開發(fā)的專用功能的實(shí)例。
日益追求技術(shù)發(fā)展的各種變頻器應(yīng)用系統(tǒng)正在不斷地實(shí)現(xiàn)專用化，希望本文能為正在致力于變頻卷繞控制的用戶提供幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]"高性能靜音式變頻器SAMCO-vm05 A型、B型、C型基本功能使用說明書"。
[2]"SAMCO-vm05卷繞功能操作說明書"。
