KE600变频器在复卷机的技改方案

一、   引言

      在造纸生产过程中，复卷是卷筒纸生产的最后一道工序，用于质量检验的机械设备，它将印刷好的材料重新复卷一遍查找次品，发现次品后人为按下记忆，系统会自动减速停车并调头慢速搜寻到次品处停下人工进行裁剪。复卷机是形成成品纸卷品质优劣的关键部分。

 

二、复卷机工艺简介

1、复卷机结构

      复卷机结构可化为四个大的部分：退纸部，纵切部，复卷部，和卸纸台。

      复卷部由前底辊、后底辊、压纸辊组成，前、后底辊分别使用变频器控制，压纸辊使用液压控制系统进行控制。

      退纸部也单独配一台电机，由变频器控制，为了精确控制张力，还配有张力传感器或者调节辊。

      纵切部由可以气动控制的几把圆刀组成，每把圆刀由一台电机控制，圆刀电机的速度一般要比纸的速度快10%到20%左右。

      卸纸台的作用是将纸从两底辊上卸下来，并将纸卷分开，然后使用输送链送到包装部。现代化的卸纸台多采用液压控制，这也是压纸辊也越来越多的采用液压控制的原因：一是方便，可以合用一个液压泵；二是控制精度高。

图1：复卷机结构图

 

2、复卷机控制要求

成品纸卷的质量指标是：具有足够的硬度，而且内紧外松、径向硬度分布均匀，以保证纸卷在运输、储存过程中不变形、不崩裂，在加工设备上能平稳运行。因此，不同的纸种对复卷出的成品纸卷的质量指标不同，因此它们对复卷机自动控制系统的要求也是不同的。

在复卷过程中，纸幅从退纸卷上引出，绕过导纸辊、舒展辊，通过固定位置的纵切机构，从机台下面送入纸幅使其绕过后底辊，然后卷在卷纸轴上，如图1所示：

（1）退纸辊控制要求

退纸辊主要控制要求是控制张力，运行前有一定的静止张力，并且在生产中还要根据母卷的质量适当提高和降低复卷张力，以减少纸幅断头率。

（2）前、后底辊控制要求

前、后底辊是复卷力的主要产生者。当两底辊有转矩差时，就产生了复卷力，要求随着纸卷直径增大而逐渐减小。复卷力的大小决定了纸卷紧度的大小，提高复卷力可以增加纸卷的紧度。在加速过程中，需要提高复卷力来补偿因加速引起的纸页松弛。在减速过程中，需要减小复卷力来减小因制动而引起的纸页增紧的影响。

在生产中，一般情况下，复卷力是根据预先设置好的复卷力曲线自动控制的，操作人员无需更改，张紧纸卷的预定效果就能达到。

（3）压纸辊控制要求

压纸辊的作用是保持纸卷在复卷过程中对底辊的正压力恒定，保证复卷力的精度。在复卷的开始阶段，它给纸卷一个很大的压力，随着纸卷直径变大，它施与纸卷的压力逐渐变小，当卷径达到一定值时，压纸辊所提供的载荷为零，此时，它仅作为维持纸卷位置的设备存在。压纸辊装有一个位置测量装置，可提供压纸辊位置和纸卷直径，随着纸卷直径的增加，压纸辊压力会沿着设定的程序曲线发生变化。压纸辊的压力控制程序必须根据纸张质量和最终直径进行选择。和底辊的控制一样，压纸辊压力是根据预先设置好的压力曲线自动控制的，操作人员无需更改。

 

三、采用变频器控制方案

1、变频器选型

根据现场复卷机的前底辊、前底辊、退纸辊配置电机参数，推荐的变频器型号如下表。

名称	电机额定功率	变频器型号	额定功率	额定电压	额定输出电流	数量	备注
前底辊	45kW	KE600-110G-T4	110KW	3AC 380V	210A	1台	配置制动单元及刹车电阻
前底辊	45kW
退纸辊	55kW	KE600-055G-T4	55KW	3AC 380V	110A	1台

 

2、控制方式

 

 

   （1）、底辊控制方

      现场复卷机的前底辊、后底辊由两台电机组成，控制收卷，采用一台变频器做同步控制，工作过程中后前底辊、后底辊始终为恒速度控制。为了提高控制精度，在其中一台电机上加装编码器，做闭环矢量控制。PLC系统给出速度控制信号、起停信号（跟退纸辊变频器同步）、正反转点动信号给变频器进行控制，对于速度控制信号必须根据纸卷直径逐渐变大，给出信号逐渐变小，即是前底辊、后底辊的转速必须随着卷直径逐渐变大，而逐渐减速运行，底辊转速控制的原理和压纸辊压力控制原理是一样的。由于需要快速停车，因此，需要增加制动单元及刹车电阻（所有电阻并联）。详情见上图。

   （2）、退纸辊控制方案

      现场复卷机的退纸辊由一台电机组成，控制放卷，采用一台变频器做恒速度（张力）控制。为了提高控制精度，在电机上加装编码器，做闭环矢量控制。PLC系统给起停信号（跟底辊变频器同步）、正反转点动信号等给变频器进行控制。退纸辊的恒速度（张力）控制，是通过采用现场张力辊的张力变化，反馈给变频器的PID控制系统，即是变频器模拟输入AI1接张力辊反馈信号（4～20mA），将期望张力稳定值设定为PID给定值。 变频器运行过程中始终将反馈信号与给定值做比较，PID控制器根据其差值自动运算，

      再与底辊变频器的当前同步速度（模拟量AI2输入）进行叠加， 改变变频器的输出频率以调节退纸辊电机的转速，保证张力辊的稳定，从而达到恒张力的控制。由于需要快速停车，因此，需要增加制动单元及刹车电阻（所有电阻并联）。详情见上图。

   （3）、压纸辊控制方案

      压纸辊采用压力曲线控制，从压力曲线中读取该纸卷直径对应的压力输出，通过电液比例放大器控制液压系统阀门，使压纸辊对纸卷的压力跟随压力曲线变化。

      通过编码器测出纸卷转一周时，其纸卷直径增大多少，PLC系统通过以下的公式，计算压纸辊压力曲线得出应给的压力值。

 

3、其他说明

   （1）、KE600变频器只支持两种PG卡，详情见KE600说明书第154页。

名称	输入类型	电源	是否支持分频输出
OC PG卡	开路集电极信号	+15V	是
差分PG卡	差分信号	+5V	是

   （2）、确保编码器安装与电机同轴，编码器应采用屏蔽线，屏蔽线在电机侧单端接地。PG卡的接线形式应与编码器的输出方式对应。

   （3）、二台变频器均工作于矢量控制模式，必须输入正确的电机名牌参数进行自学习。

 

 

四、参数设置

1、自学习

由于需要采用有PG矢量控制，变频器控制性能的优劣基于电机模型的精确程度， 因此在首次运行电机前，需要对电机参数进行自学习：请尽量让电机和负载完全脱开（空载运行），这样自学习后，在有PG矢量控制性能更好。

       （1）、将功能参数P0-02=0（键盘操作）、P0-01=2（有PG矢量控制），其他参数请按出厂参数。

       （2）、将功能参数PP-02=01，调出UO参数组，旋转电机，监视U0-14（负载速度显示）是否有数值变化，否则，PG卡接线错误。

       （3）、然后请按电机铭牌参数输入下面的参数：

                   P1-00= XX      电机类型选择                P1-01=XXX    电机额定功率

 

                   P1-02= XXX     电机额定电压               P1-03=XXX    电机额定电流

 

                   P1-04= XXX     电机额定频率               P1-05=XXXX   电机额定转速

 

                   P1-28= XXX     编码器线数                  P1-30= 0   ABZ增量编码器相序

 

       （4）、如果电机和负载完全脱开，则将功能参数P1-11设置为2（电机参数全面自学习）。如果电机和负载不能脱开，则将功能参数P1-11设置为1（电机参数静止自学习）。然后按键盘面板上RUN键，变频器会自动算出电机的下列参数：

                   P1-06：电机定子电阻      

 

                   P1-07：电机转子电阻                  

 

                   如采用“电机参数全面自学习”，则自动算：  

 

                   P1-08：电机漏感抗              

 

                   P1-09：电机互感抗        

 

                   P1-10：电机空载电流

      当变频器P1-11设置为“2”或“1”确定后，键盘面板显示“FUNE”表示进入自学习状态了，然后按键盘面板上RUN键，键盘面板上“RUN”指示灯亮，表示在自学习中（P1-11设置为“2”时电机会转动），当键盘面板上“RUN”指示灯灭了，键盘面板显示“50.00”时，表示自学习已完成。

      如在自学习中，报出“E-20”故障，则将P1-30设置为 1，再自学习一次。

 

2、设置功能参数

用户在使用时，无需做过多的复杂设置，仅需要根据实际使用现场做简单的参数修改即可。具体的参数设置如下表：

    （1）底辊变频器参数设置

功能码	设定值	功能
P0-01	2	控制模式：有PG矢量控制
P0-02	1	端子命令通道
P0-03	1	模拟量AI1设定
P0-17	50	加速时间（加速需要快时，则减小该参数，过小容易报故障保护）。
P0-18	50	减速时间（减速需要快时，则减小该参数，过小容易报故障保护）。
P4-00	1	D1端子功能：正转运行
P4-02	4	D3端子功能：正转点动
P4-03	5	D4端子功能：反转点动
P4-13	XXX	AI1模拟量通道最小输入；当PLC给定0转时，如变频器显示频率不为0时，则加大该参数. 如是4-20 mA  ，则设置2V，对应4mA。注意：将控制板上J1跳线跳到电流档上。
P4-15	XXX	AI1模拟量通道最大输入；当实际转速达不到设定转速时，则减小该参数，反之,放大该参数.
P5-07	0	AO1模拟量输出功能选择

 

   （2）、退纸辊变频器参数设置

功能码	设定值	功能
P0-01	2	控制模式：有PG矢量控制
P0-02	1	端子命令通道
P0-03	8	PID控制设定
P0-04	3	模拟量AI2设定
P0-07	01	A+B主辅运算结果
P0-10	70	最大输出频率（收卷机运行50HZ时，放卷机在空盘时需要运行频率）
P0-12	70	上限频率
P0-17	1	加速时间1
P0-18	1	减速时间1
P4-00	1	D1端子功能：正转运行
P4-02	4	D3端子功能：正转点动
P4-03	5	D4端子功能：反转点动
P4-13	XXXX	AI1模拟量最小输入，
P4-15	XXXX	AI1模拟量最大输入，
P4-17	0．01	AI1滤波时间
P4-18	XXXX	AI2模拟量最小输入
P4-22	0．01	AI2滤波时间
P8-13	0	反转控制使能
P9-05	4	过流失速增益
PA-01	XXXX	PID键盘给定
PA-05	5	比例增益Kp1