艾默生工业自动化（中国）

    一 引言

    检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

    二 系统选型设计

    2.1触摸屏选型设计

    本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 內建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

    2.2 PLC选型设计

    系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

    EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有极快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

    2.3 变频器选型设计

    系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

    EV6000是艾默生最新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

　　EV6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的最高输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际领先水平。

    三 系统介绍

    3.1 系统原理介绍               

 图一 系统原理图

    (1) 触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。
 
    (2) EC20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

    (3) 变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

    3.2控制流程图

    3.2.1系统正常启停流程：

 
    图二 系统正常启停流程图

    正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

    3.2.2检查点启停流程：

 图三 检查点启停流程图

    检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的最重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

    3.3电气原理图

             
                                      图四 张力控制示意图

    图四是整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

    PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

    选用EV6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电极开路输出型；

    收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

    为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

    3.4电气配线图

    3.4.1 主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

    变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

    3.4.2 收、放卷变频器接线图

                                 图六 收、放卷变频接线图
 
    变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

    四 参数设置

    1 牵引变频器参数设置

    牵引电机选用的是艾默生高性能变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

    功能码                                         参数设置

    F0.06 电机与模式选择                          1 带PG矢量控制，异步电机
    F2.00 主设定频率源选择                        3 AI模拟给定
    F05.00 运行命令通道选择                       1 端子运行命令通道
    F14.00 多功能输入端子X1功能选择               9 外部复位输入
    F16.00 模拟量输入类型选择                     0 -10～10V
    F16.01 端子输入功能选择                       1 主设定频率给定
    F17.00 模拟量输出类型选择                     0 0～10V
    F17.01 模拟量输出端子AO1功能                  0 输出频率
    F17.05 模拟量输出端子AO2功能                  0 输出频率
    F19.00 协议选择                               0 MODBUS协议
    F19.01 通讯配置                               12 1-8-1-E格式，RTU，19200bps
    F19.02 本机地址                               3 本机地址

    2收、放卷变频器参数设置

    收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

    功能码 注释                                    收卷参数设置

    F0.06 电机与模式选择                         1 带PG矢量控制，异步电机
    F2.00 主设定频率源选择                       3 AI模拟给定
    F05.00 运行命令通道选择                      1 端子运行命令通道
    F14.00 多功能输入端子X1功能选择              109 张力方向切换端子
    F14.01 多功能输入端子X2功能选择              108 收/放卷切换端子
    F14.02 多功能输入端子X3功能选择              9 外部复位输入
    F15.02 继电器R1输出功能选择                  16 变频器故障
    F15.03 继电器R3输出功能选择                  43 断带输出
    F16.00 模拟输入性质                          0 AI1：电压输入，
                                                 AI2：电压输入。
    F16.01 AI1功能选择                           23 线速度输入
    F16.11 AI3功能选择                           20 张力设定
    F19.00 协议选择                              0 MODBUS协议
    F19.01 通讯配置                              12 1-8-1-E格式，RTU，19200bps
    F19.02 本机地址                              4 本机地址
    F31.00 张力控制选择                          3 闭环张力速度模式
    F31.01 卷取模式                              0/1 收卷电机：收卷模式
                                                               放卷电机：放卷模式
    F31.02 张力设定选择                          1 AI模拟给定
    F31.03 张力方向设定                          0 
    F31.12 闭环张力控制张力锥度起效选择 
                                                 1 锥度有效
    F31.13 线速度输入选择                        1 模拟量设定
    F31.18 卷径选择                              1 线速度计算
    F31.30 初始卷径选择                          0 数字设定
    F31.50 断带检测功能选择                      2 允许，报故障

    五 调试步骤及注意事项

    检查电气接线；

    脱开负载，进行电机参数调谐；

    某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；

    设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；

    穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；

    在机台规格所规定的线速度范围内，从最低线速度到最高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

    在空芯卷径和最大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

    参数备份，上传到操作面板，并记录

    五 结束语

    检品机控制系统是一种对张力要求较为严格的电气控制系统，无论是在零频，还是在高速运行状态下，EV6000张力专用变频器均表现出极为优良的张力控制性能，最小张力可以控制到1.0kg，而保持张力的恒定，该方案对其它类似的张力控制系统具要重要的参考价值。