1 引言
杭州某廠印鐵機(jī)的印刷機(jī)與烘箱之間原來(lái)采用機(jī)械離合器實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置之間的同步,控制精度差,沖擊大,機(jī)械磨損嚴(yán)重,使用壽命有限,增加維護(hù)成本,降低效率。所以需要對(duì)原烘箱的主鏈條驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。
2 印鐵機(jī)烘箱主鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理
圖1 烘箱主鏈條傳動(dòng)示意圖
印鐵機(jī)烘箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一根長(zhǎng)近百米的鐵制鏈條,鏈條上有數(shù)百根撥叉,每?jī)筛鶕懿嬷g放一塊鐵板。為保證這跟大鏈條平滑可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),需要在頭尾各裝一套驅(qū)動(dòng)電機(jī),分別為M1和M2,這樣才能從兩頭張緊鏈條,防止鏈條打節(jié)。
烘箱前端是印刷機(jī),印刷機(jī)主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)輸出一塊鐵板,這時(shí)烘箱也要正好轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)撥叉,將輸出的鐵板接走。為使銜接可靠成功,還需要保證每次鐵板過(guò)來(lái)的時(shí)候,正好在兩根撥叉中間的位置。M1和M2兩臺(tái)電機(jī)理論上要保持線速度同步,負(fù)載分配平衡。
原控制系統(tǒng)M1電機(jī)輸出采用一臺(tái)機(jī)械離合器,M1的轉(zhuǎn)速高于實(shí)際需求,控制系統(tǒng)檢測(cè)到主鏈條轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí),就吸合離合器;當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到主鏈條轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí),又分段離合器。主鏈條就這樣一會(huì)兒加速,一會(huì)兒減速,保持與印刷機(jī)主機(jī)的角度近似同步。M2電機(jī)則使用滑差電機(jī),開(kāi)環(huán)控制,通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)滑差頭的勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)M2電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。此種控制方式的缺點(diǎn)是很明顯的,首先M1電機(jī)的機(jī)械離合器磨損嚴(yán)重,容易損壞
造成故障停機(jī);其次M2電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩很難調(diào)整,調(diào)得不好很容易引起系統(tǒng)振蕩;最后需要指出的是原系統(tǒng)的傳動(dòng)效率非常低。
3 系統(tǒng)改造方案
首先對(duì)主鏈條驅(qū)動(dòng)電機(jī)1進(jìn)行改造,采用Danfoss FC300系列變頻器加MCO305運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)主機(jī)與烘箱主鏈條之間的角度同步控制。在這個(gè)局部控制系統(tǒng)中,主編碼器安裝在印刷機(jī)主機(jī)的特定位置上,保證印刷機(jī)每輸出一塊鐵板,主編碼器旋轉(zhuǎn)1周,這樣就可以利用主編碼器的Z相脈沖信號(hào)作主標(biāo)記信號(hào),從而確定主機(jī)的角度相位基準(zhǔn)。
從機(jī)的編碼器安裝位置沒(méi)有那么嚴(yán)格,可以裝在從機(jī)電機(jī)軸上,也可以裝在減速機(jī)的輸出軸上,只要能反映從機(jī)的真實(shí)轉(zhuǎn)速就行。關(guān)鍵是從機(jī)的標(biāo)記檢測(cè)位置傳感器要恰當(dāng)安裝,保證每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)撥叉就輸出一個(gè)信號(hào)。
然后對(duì)主鏈條驅(qū)動(dòng)電機(jī)2進(jìn)行改造。主鏈條驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的控制屬于單一封閉傳輸帶轉(zhuǎn)速同步、負(fù)荷平衡分配的控制問(wèn)題,由于現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)和減速機(jī)的規(guī)格都是不同的,因此決定采用采用Danfoss FC300系列變頻器對(duì)主鏈條驅(qū)動(dòng)電機(jī)2進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制,轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)取自主鏈條驅(qū)動(dòng)變頻器1的輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)。這樣就解決了轉(zhuǎn)速同步、負(fù)荷平衡分配的控制問(wèn)題,系統(tǒng)有很好的控制穩(wěn)定性。Danfoss FC300變頻器能夠提供轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)化、和轉(zhuǎn)速閉環(huán)兩種轉(zhuǎn)矩控制模式,轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式能提供最佳的轉(zhuǎn)矩控制精度和最快的響應(yīng)速度,但是考慮到需要加裝電機(jī)編碼器,會(huì)增加系統(tǒng)的故障點(diǎn),因此采用了轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩控制方案。實(shí)際允許效果證明轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式在烘箱主鏈條雙驅(qū)動(dòng)同步控制上精度已經(jīng)足以滿足要求了。
系統(tǒng)整體改造方案框圖請(qǐng)參見(jiàn)圖2。
4 MCO305運(yùn)動(dòng)控制器功能簡(jiǎn)介
MCO305硬件I/O端口配置:
● 兩個(gè)編碼器接口
支持增量編碼器,單圈或多圈SSI絕對(duì)位置編碼器,Hiperface接口編碼器。
● 10個(gè)數(shù)字量輸入
● 8個(gè)數(shù)字量輸出
● 1個(gè)RS485通訊口
● 1個(gè)CANOpen通訊口
● 另外還可以利用變頻器本體的全部資源。
MCO305與變頻器的通訊結(jié)構(gòu):
系統(tǒng)內(nèi)部有兩條通訊總線,一條是SPI總線,速度較高,專門用于傳遞編碼器信號(hào)和變頻器速度給點(diǎn)指令;另一條是CAN總線,處理相對(duì)來(lái)說(shuō)響應(yīng)要求不高的數(shù)據(jù)和指令。
本改造方案主要使用了MCO305運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)置的標(biāo)記同步控制功能。
標(biāo)記同步是一種擴(kuò)展功能的位置同步。這種控制模式下會(huì)執(zhí)行額外的位置修正來(lái)使從站標(biāo)記與主站標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。主站標(biāo)記和從站標(biāo)記信號(hào)可以由用戶自己靈活地選擇是來(lái)自編碼器Z相脈沖信號(hào)還是外部傳感器的數(shù)字輸入量信號(hào)。
在啟動(dòng)標(biāo)記同步時(shí),其初始行為將類似于位置同
圖2 烘箱主鏈條雙驅(qū)動(dòng)控制改造方案
圖3 MC0305與變頻器的通訊結(jié)構(gòu)圖
步,但在檢測(cè)到第一組(主、從)標(biāo)記信號(hào)后,標(biāo)記相位修正便會(huì)開(kāi)始工作。通過(guò)參數(shù)33-23可以定義用于第一個(gè)標(biāo)記修正的標(biāo)記。
標(biāo)記同步的典型應(yīng)用如下:
1) 兩條獨(dú)立生產(chǎn)線之間的角度同步,并有保持相位關(guān)系的控制要求;
2) 傳動(dòng)比無(wú)法設(shè)置為100%正確的角度同步控制;
3) 編碼器和必須保持同步的部件之間存在滑移的同步控制;
4) 產(chǎn)品之間的間距不等分的同步控制。
5 結(jié)束語(yǔ)
改造以后的控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定,相位調(diào)整方便,得到了客戶的好評(píng)。表明丹佛斯FC300變頻器加MCO305標(biāo)記同步控制功能和從機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡的控制方案用于印鐵機(jī)烘箱主鏈條驅(qū)動(dòng)控制是完全合理可行的。為以后相似設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造,提供了一個(gè)很好的參考。
（轉(zhuǎn)載）
