艾默生TD3300变频器在表面处理生产线中的应用.docx

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共7页艾默生TD3300变频器在表面处理生产线中的应用表面处理生产线是对布匹、广告纸等材料表面涂一层特殊的化学材料的过程，整条生产线都使用的是艾默生的TD3000系列变频器，在生产线的最后环节收卷，使用的是艾默生TD3300变频器。生产线的后半段环节工艺图（牵引三和收卷一、二）如图1所示： 1、 牵引三的变频器为TD3000 5.5KW，控制4KW电机，减速比为35，牵引辊为300mm；2、 收卷一、二为TD3300 11KW变频器，控制11KW电机，电机额定转矩为70N.m，Ie24.8A，两台收卷电机轮流工作；3、

2、收卷条件：4、 卷径变化范围：2161500mm张力变化：200牛1800牛减速比：43按照以上要求，计算出收卷时需要最小转矩为：TminDminFmin/（i1000）2162004310001，变频器输出转矩为：1/701.45，最大时变频器输出转矩为：TmaxDmaxFmax/i/Tn89.7；按照计算出来的转矩变化，范围大，而且在最小转矩时，所需转矩太小，而TD3300变频器，作开环张力控制时，实际上是转矩控制，转矩控制的精度比矢量变频器的速度控制要低得多，我们的变频器要求转矩最小输出达到10以上，而且要求Tmax/Tmin最好小于7，从这一方面考虑，使用开环张力控制很难实现这种工况下

3、的控制。综合分析现场的工况，因无法实现转矩控制，由于还装有一个张力传感器，可以考虑作速度模式下的张力闭环控制。二、 方案修改修改后的方案如下图2所示： 速度模式下的张力闭环控制，为矢量变频器普通速度模式下作PID闭环控制，频率指令由PID输出调节量和同步匹配指令叠加构成，在此方案中，避免了因转矩变化范围过大而无法控制的局面，同时，由于频率指令由同步匹配指令和PID调节输出叠加，可以减少PID的调节量。同步匹配频率指令的计算方程式：f（Vpi）/（D）V材料线速度P电机极对数i机械传动比D卷筒的卷径变频器的运行频率：f1fff为PID调节输出量卷径计算：厚度积分法根据材料的厚度按照卷筒旋转的圈数

4、进行卷径累加（收卷）或递减（放卷），因每层只有一圈，设定每层圈数为1，计圈的方法通过编码器（PG）获得，材料变化时，通过总线通讯由触摸屏直接修改材料厚度参数。线速度信号：通过前级牵引艾默生TD3000变频器的AO1模拟端子输出信号给艾默生TD3300变频器的AI2模拟输入端子，调整AO1的增益和零偏，保证模拟量和线速度的对应关系。三、调试过程按照系统设计接线完毕后，开始调试过程。1、 张力反馈装置的调整：测试张力传感器的曲线，在调整之前，其传感器的输出范围02V，对应张力为02000N，考虑到其变化范围太小，不好控制，联系三菱公司的技术人员对传感器做了一定的调整。主要是扩大输出范围为010V对

5、应02000N。2、 线速度信号一致性的调整：计算最大线速度：LmaxND/（i60）14700.33.14/（3560）40米/秒艾默生TD3300变频器设置：FC.03=40 最大线速度艾默生TD3000变频器设置：F6.08=0 运行频率输出 F6.10=1.00 AO1零偏 F6.11=1.1 AO1增益适当调整艾默生TD3000变频器的AO1输出零偏和增益，保证艾默生TD3000变频器运行在50HZ时，其AO1端子输出为20mA，通过艾默生TD3300变频器AI2显示为10V，在零频运行时，艾默生TD3300显示0V。由于考虑到系统需要进行点动控制（此时TD3000不运行，只运行收卷

6、变频器），设置AO1输出偏移1.0，使得在牵引三不运行的情况下，能保证收卷有较小的线速度输入，在全线启动前进行点动控制，将多余的布先卷起来。3、 电机自学习：系统中牵引、收卷变频器都为高性能的矢量控制变频器，为保证系统的控制精度和性能，在正常使用之前，要求要进行电机参数的自辨识，在做参数自辨识时，将电机所带的减速箱脱离。 4、 其他参数的设定根据系统的方案，设定的参数如下所示： 设置加减速时间为1S，保证收卷变频器能够快速响应，及时跟踪牵引变频器的输出。同时，设置牵引艾默生TD3000变频器的加减速时间为120S，使其变化比较缓慢，保证系统在加减速过程中的稳定性。（2）、张力控制参数设定 变频

7、器工作在速度模式下的张力闭环控制，张力设定通过参数数字设定，也可以通过总线通讯由触摸屏直接修改此参数值。卷径来源采用厚度积分法，材料厚度为0.18mm，在后期根据材料的变化，再通过触摸屏修改此参数。（3）、过程PID控制参数 （4）、通讯参数 整个系统通过总线通讯控制，变频器的起停信号、收卷之前的变频器的频率给定都由触摸屏设定，PPO模式选择为3。5、 系统调试在调试过程中，主要出现了两个问题，困扰了很长时间：（1）、设置参数后，在运行过程中，每隔一段时间（大约3分钟）就出现一次很大的波动，张力值从设定由稳定的4V跳到在0V10V之间波动。首先怀疑的是PI参数没有调整好，反复地修改两组PI参数

8、，包括采样时间TI、偏差极限，都是效果不明显，无法解决问题。接下来怀疑设备的机械问题，和信远的朱工一起检查设备的机械情况，看是否有机械上面的原因，导致运行过程中出现周期性的波动，结果也是一无所获。后直接将采样时间设定为0，再次运行时，周期性的波动完全消除，观察了半小时，系统都能稳定运行，证实此问题已经解决。设置为0代表的是实时采样，系统响应的速度更快。（2）、在低速运行正常后，一到大卷径高速阶段，就出现了收卷跟不上牵引的情况，导致材料松下来。出现这一情况时，重点检查了张力反馈、收卷变频器的参数设定，发现转矩限定设置为8了，将此参数改为100后正常。转矩限定设定为10，那么在变频器运行到大卷径高

9、速段后，出现变频器输出转矩到达限定值，无法满足负载转矩的需求，因而出现转速跟踪不上。而设定这一参数的原因是在开始试机时，为防止将布匹拉断，而实际的输出转矩基本在5以下，因而设定转矩限定为10。四、收获通过这一次的TD3300调试，对艾默生TD3300变频器各种控制的原理和调试方法有了一个深刻的认识，对自己技术水平的提高起了很大的作用，同样也对今后的调试工作有一个很好的指导作用。关于艾默生网络能源艾默生网络能源是Emerson所属业务品牌(纽约证券交易所股票代码：EMR)，是“关键业务全保障”的全球领导者，为客户关键业务设施运行提供保障，是客户定制、高适应性和可靠性解决方案的可信赖供应商。拥有业界最大的全球服务系统，为通信网络、数据中心、医疗保健中心和工业设施提供全方位的、不断创新的电源、精密制冷、连接和嵌入式产品和服务。如欲查询艾默生网络能源中国详情，请浏览 ,如欲查询艾默生网络能源全方位解决方案，请浏览 关于Emerson总部位于美国圣路易斯市的Emerson（纽约证券交易所股票代码:EMR）是一家全球领先的公司，该公司将技术与工程相结合，在网络能源、过程管理、工业自动化、环境优化技术及家电和工具等领域为客户提供创新性的解决方案。公司在2006财年的销售额达201亿美元。第 7 页 共 7 页