1，引言
近幾年我國的造紙業(yè)及印刷包裝行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，面臨著前所未有的巨大機(jī)遇，但相對于世界先進(jìn)的設(shè)備，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力非常強(qiáng)大，但我們的產(chǎn)品基本處于中低端市場。主要原因是技術(shù)條件的限制。
2、分切機(jī)變頻改造必要性分析
2.1分切機(jī)簡介
分切機(jī)是一種將寬幅紙張或薄膜分切成多條窄幅材料的機(jī)械設(shè)備，常用于造紙機(jī)械及印刷包裝機(jī)械。
分切機(jī)的傳統(tǒng)控制方案是利用一臺大電機(jī)來驅(qū)動收放卷的軸，在收放卷軸上加有磁粉離合器，通過調(diào)節(jié)磁粉離合器的電流來控制其所產(chǎn)生的阻力，來控制材料表面的張力。
磁粉離合器及制動器是一種特殊的自動化執(zhí)行元件，它是通過填充于工作間隙的磁粉傳遞扭矩，改變勵磁電流從而改變磁粉的磁性狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)傳遞的扭矩。可用于從零開始到同步速度的無級調(diào)速，適用于高速段微調(diào)及中小功率的調(diào)速系統(tǒng)。還用于通過調(diào)節(jié)電流的方法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩以保證卷繞過程中張力保持恒定的開卷或復(fù)卷張力控制系統(tǒng)。
2.2 原系統(tǒng)存在的主要缺點(diǎn)
目前為止，大量的分切機(jī)上仍舊使用磁粉制動器來進(jìn)行收放卷張力控制，限制了設(shè)備的運(yùn)行速度。因?yàn)楦咚龠\(yùn)行時易造成磁粉高速磨擦，產(chǎn)生高溫，造成磁粉離合器發(fā)熱而縮短其使用壽命。同時也浪費(fèi)了能源，而且由于磁粉本身使用壽命的原因，造成了故障率較高的情況。
3、英威騰矢量變頻器在分切機(jī)上的應(yīng)用方案
3.1 變頻控制方案設(shè)計(jì)
主驅(qū)動壓輥使用英威騰CHE開環(huán)矢量變頻器，控制分切機(jī)的運(yùn)行速度。系統(tǒng)主速度可以用電位器來調(diào)整。AO1口輸出運(yùn)行轉(zhuǎn)速，作為收、放卷變頻器的線速度給定。
收、放卷變頻器使用英威騰CHV張力專用變頻器，張力控制采用無張力反饋轉(zhuǎn)矩模式，變頻器需工作在有PG矢量控制方式（即速度閉環(huán)矢量控制）。
CHV變頻器配備張力卡構(gòu)成張力專用變頻器，可以實(shí)現(xiàn)恒張力控制。變頻器經(jīng)過內(nèi)部計(jì)算，獲得材料的卷徑，通過控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩來獲得恒定的張力。CHV變頻器還可通過設(shè)置系統(tǒng)慣量補(bǔ)償、摩擦補(bǔ)償及材料慣量補(bǔ)償?shù)葋硌a(bǔ)償由于系統(tǒng)慣量、磨擦阻力及材料慣量引起的起動或加速過程中速度不均勻的情況，從而獲得非常平穩(wěn)的張力控制效果。而且恒張力控制基本不受速度的影響，可以實(shí)現(xiàn)高速分切。
轉(zhuǎn)矩計(jì)算方程為：T=(F×D)/(2×i)
其中：T 變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令
F 張力設(shè)定指令
D 卷筒轉(zhuǎn)徑
i 機(jī)械傳動比
卷筒轉(zhuǎn)徑采用線速度計(jì)算法，計(jì)算方程為：D=(i×N×V)/(π×f)
其中：i 機(jī)械傳動比
N 電機(jī)極對數(shù)
V 線速度
f 當(dāng)前匹配頻率
3.2 變頻系統(tǒng)控制框圖(圖2)
3.3 系統(tǒng)說明
放卷控制中變頻器實(shí)際上只是提供一個反向的拉緊力，所以其控制精度要求不高。
收卷變頻器工作在轉(zhuǎn)矩控制模式，在加減速過程中，需要提供額外的轉(zhuǎn)矩用于克服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。如果不加補(bǔ)償，則會出現(xiàn)收卷過程中張力偏小、減速過程中張力偏大的現(xiàn)象。如果起動時張力變小，則增加系統(tǒng)慣量補(bǔ)償系數(shù)。摩擦補(bǔ)償主要是克服在整個運(yùn)行過程中由于系統(tǒng)存在的摩擦力對張力的影響，可通過調(diào)節(jié)摩擦補(bǔ)償系數(shù)來完成。正常運(yùn)行時材料張力若小于設(shè)定張力，則將摩擦補(bǔ)償系數(shù)增大。另外需要補(bǔ)償?shù)氖蔷磔S上材料所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量，通過設(shè)定材料的密度及寬度，變頻器可計(jì)算出當(dāng)前材料的轉(zhuǎn)動慣量。設(shè)定合適的張力錐度，可以控制材料的卷曲質(zhì)量，避免外緊內(nèi)松的情況發(fā)生，保證收卷后各層形狀均勻。
卷徑采用線速計(jì)算法獲得，而卷徑又是計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩的直接因素，因此正確設(shè)定最大線速度非常關(guān)鍵。
3.4 變頻器主要參數(shù)設(shè)置
主驅(qū)動變頻器（CHE）：
P0.00：0（無PG矢量控制）
P0.01：1（端子指令通道）
P0.03： 1（AI1輸入）
P6.02: 2（運(yùn)行轉(zhuǎn)速輸出）
放卷變頻器（CHV）：
P0.00: 1（有PG矢量控制）
P0.03: 1（AI1輸入）
PF.00： 1（無張力反饋轉(zhuǎn)矩控制模式）
PF.01： 1（放卷模式）
PF.11： 機(jī)械傳動比按實(shí)際情況輸入，此值為電機(jī)軸轉(zhuǎn)速/放卷軸轉(zhuǎn)速
PF.05： 2（張力設(shè)定源AI2輸入）
PF.04： 最大張力根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置
PF.13： 0（原始卷曲直徑由PF.14～PF.17設(shè)定）
PF.14: 卷軸直徑按實(shí)際情況輸入
PF.18: 0(卷徑計(jì)算方法選擇線速度計(jì)算法)
PF.22: 最大線速度按實(shí)際情況輸入
PF.23: 1（線速度輸入源AI1）
PF.33: 機(jī)械慣量補(bǔ)償系數(shù)根據(jù)實(shí)際值輸入（百分比相對電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩）
收卷變頻器（CHV）：
P0.00: 1（有PG矢量控制）
P0.03: 1（AI1輸入）
PF.00： 1（無張力反饋轉(zhuǎn)矩控制模式）
PF.01： 0（收卷模式）
PF.11： 機(jī)械傳動比按實(shí)際情況輸入，此值為電機(jī)軸轉(zhuǎn)速/收卷軸轉(zhuǎn)速
PF.05： 2（張力設(shè)定源AI2輸入）
PF.04： 最大張力根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置
PF.09: 0（張力錐度系數(shù)由PF.10設(shè)定）
PF.10: 張力錐度系數(shù)按實(shí)際情況設(shè)定
PF.13： 0（原始卷曲直徑由PF.14～PF.17設(shè)定）
PF.14: 卷軸直徑按實(shí)際情況輸入
PF.18: 0(卷徑計(jì)算方法選擇線速度計(jì)算法)
PF.22: 最大線速度按實(shí)際情況輸入
PF.23: 1（線速度輸入源AI1）
PF.33: 機(jī)械慣量補(bǔ)償系數(shù)根據(jù)實(shí)際值輸入（百分比相對電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩）
4、結(jié)束語
用變頻器來控制分切機(jī)的收放卷控制克服了磁粉固有的弱點(diǎn)，使得高速分切的控制成為了現(xiàn)實(shí)，同時大大提高了設(shè)備的可靠性，而成本并沒有過多的增加，所以越來越多的客戶開始采用變頻器來實(shí)現(xiàn)分切機(jī)控制。
用英威騰CHV矢量變頻器對分切機(jī)進(jìn)行變頻改造，系統(tǒng)可以進(jìn)行恒張力控制，而且極大地提高了分切機(jī)的運(yùn)行速度。同時與編碼器相連，采用閉環(huán)控制，保證分切機(jī)的控制精度。
