摘要：懸浮式高真空卷繞式鍍膜機是包裝工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其卷繞控制對張力精度、加減速時間要求都很高。丹佛斯FC302系列伺服性能驅(qū)動器加上新一代MCO305高速運動控制器，能以分布式的方式實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)速檢測和卷徑計算，并提供高精度的轉(zhuǎn)矩控制，很好地滿足了真空鍍膜機的卷繞控制要求。本文就丹佛斯FC302系列驅(qū)動器在真空鍍膜機上的應(yīng)用加以詳細論述。

　　關(guān)鍵詞：中心卷繞張力控制

　　引言：懸浮式高真空卷繞式鍍膜機的卷繞控制要求高精度的轉(zhuǎn)矩控制，以前一般采用直流驅(qū)動，但是隨著交流驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在逐步采用交流永磁同步伺服電機或交流異步電機驅(qū)動。丹佛斯FC302系列驅(qū)動器具有伺服級的驅(qū)動性能，驅(qū)動交流異步電機也有實現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩控制，為這個行業(yè)提供了一種易用的解決方案，用戶只需要設(shè)置幾個簡單的參數(shù)，就能滿足實際生產(chǎn)需求，操作和調(diào)試也非常簡便。

　　一、懸浮式高真空卷繞式鍍膜機的傳動結(jié)構(gòu)：

　　放卷轉(zhuǎn)向為正

　　放卷轉(zhuǎn)向為負

　　圖1、高真空卷繞式鍍膜機的傳動機構(gòu)

　　圖1為3驅(qū)動懸浮式高真空卷繞式鍍膜機的典型傳動結(jié)構(gòu)，其中：

　　M1為冷卻輥，直徑恒定，由一臺FC302驅(qū)動，冷輥的速度即為鍍膜的線速度。

　　M2為收卷輥，中心卷繞，直徑逐步變大，由一臺FC302驅(qū)動，提供收卷張力。

　　M3為放卷輥，中心卷繞，直徑逐步變小，由一臺FC302驅(qū)動，提供放卷張力。

　　冷卻輥和收卷輥的轉(zhuǎn)向是固定的，但是放卷輥由于卷筒卷繞方向不同，工作時有正、反兩種轉(zhuǎn)向，對應(yīng)反、正兩種轉(zhuǎn)矩。

　　真空鍍膜機傳動系統(tǒng)的特點：

　　1.由于真空室狹小，無法安裝張力檢測裝置，所以收、放卷張力完全要靠收、放卷驅(qū)動的電機直接控制。因此收、放卷驅(qū)動器都工作于轉(zhuǎn)矩工作模式。對于較輕較薄的材料，收卷還必須有張力錐度功能。

　　2.由于工藝方面的原因，起主傳動作用的冷卻輥上沒有壓輥，因此冷卻輥只能靠摩擦力帶動薄膜；收、放卷張力相差較大時，薄膜很容易在冷卻輥上打滑。如何防止打滑是驅(qū)動控制方面的難題。

　　二、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

　　圖2、電氣自控系統(tǒng)示意圖

　　收卷用丹佛斯FC302+MCO305，MCO305上有主、從兩個編碼器接口，主編碼器接口信號來自冷卻輥電機編碼器，負責(zé)采集線速度信號；從編碼器信號來自本機電機編碼器，采集本機轉(zhuǎn)速，并作磁通矢量控制的反饋源。

　　放卷的配置與控制方法與收卷的基本相同。

　　冷卻輥控制相對比較簡單，主要負責(zé)恒線速度控制與計米。

　　PLC負責(zé)一般的數(shù)字邏輯控制，所有計算全部在運動控制器MCO305內(nèi)完成。運動控制器MCO305的詳細資料請參見參考文獻[2]。

　　卷徑計算：

　　根據(jù)線速度相同原理：

　　可以推算收卷卷徑和放卷卷徑。

　　收卷張力錐度控制：

　　有了當(dāng)前卷徑值，和張力錐度設(shè)定值，就能計算當(dāng)前張力。張力與卷徑的關(guān)系如圖3所示，當(dāng)張力錐度為0時，張力保持恒定不變，相當(dāng)于恒張力控制；當(dāng)張力錐度為100%時，卷徑每增大1倍，張力就下降一半，相當(dāng)于恒轉(zhuǎn)矩控制。

　　計算公式如下：

　　圖3、張立錐度曲線

　　其中：D為當(dāng)前卷徑

　　Dmin為最小卷徑

　　Tap為張力錐度

　　Tref為追小卷徑時的張力錐度參考值

　　當(dāng)Tap=0時，Ttap=Tref

　　當(dāng)Tap=1時，Ttap=

　　加減速轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩：

　　為了實現(xiàn)高精度的張力控制，程序中還必須加入摩擦轉(zhuǎn)矩和加減速轉(zhuǎn)矩補償。

　　加速轉(zhuǎn)矩Tβ=β×J

　　其中,β為角加速度；

　　轉(zhuǎn)動慣量J=

　　三、結(jié)束語：

　　現(xiàn)場實際運行證明丹佛斯FC302驅(qū)動器+MCO305運動控制器的解決方案完全能夠滿足真空鍍膜機的卷繞控制要求。整機加減速速度超過原來的控制方式，大大減少了原材料的浪費。控制系統(tǒng)調(diào)試和參數(shù)設(shè)置都比較方便。最令客戶滿意的是電機可以采用比較經(jīng)濟的交流異步電機，在張力控制精度要求更高的場合才需要升級使用交流永磁同步電機。由于FC302既能驅(qū)動異步電機，又能驅(qū)動同步電機，系統(tǒng)升級時只需簡單地更換電機即可。

　　參考文獻

　　[1]FC300DesignGuide.MG33BC02.Danfoss

　　[2]MCO305DesignGuide.MG33L502.Danfoss