开卷部分换卷时,生产线所需的钢带由存储在前储料活套里的钢带控制。换卷结束后, 1号驱动变频器高速充套,以补充活套里的钢带,当活套充套结束后, 1号驱动变频器又切换到正常运行速度,即跟随2号驱动变频器提供的速度运行。同样的收卷部分卸卷时,生产线生产出来的彩钢板暂时存储在后储料活套中,当卸卷完成后,操作员给出完成信号, 6号驱动变频器高速拉套,先把活套拉倒底位,然后6号驱动变频器切换到自动模式,跟踪5号驱动变频器给定的带速,正常运行。
由于1号和6号驱动变频器的数字频率接口已经接旋转编码器,所以1号驱动变频器通过模拟信号与2号驱动的模拟输出口相连,实现主速度的传递。6号驱动变频器通过CAN总线与5号驱动变频器的CAN总线接口相连,获取运行主速度。
7号收卷电动机在卷曲钢带时采用锥形张力方式收卷,收卷电动机变频器内置卷径计算模型,随着卷径的变化,其转速会自动调整,以获取相同的线速度。收卷电动机的主运行速度跟随6号驱动电动机速度,经卷径计算,钢带张力控制,通过变频器内置控制器的PID控制规律控制收卷电动机的转速。
1. 3. 2张力控制系统设计彩钢板生产线采用直接张力控制模式,即张力经过张力传感器测出,直接送至变频器,经过变频器内置控制器的PID控制规律控制实现张力恒定。整个系统运行过程中,所有驱动辊通过钢带张力形成一个统一的整体,钢带在运行过程中各参数与设备运行状态相互关联。在稳态时,各参数之间保持稳定的关系。
在收卷张力控制系统中,一般采用图3所示的3种卷取张力控制方式。由于钢带自重很大,若张力恒定,随着卷径的增大,转矩随之增加,造成越卷越紧的现象。若张力较小卷取时,钢带卷还会产生拉皱,造成钢带卷内径被压坏,产生压皱缺陷现象。
为了达到好的收卷效果,采用变张力控制方式,具体为开始卷取时张力较大,随着卷径增大张力逐渐减少。( a)所示的张力恒定方式不能满足要求。
(b)所示阶梯状渐减方式,张力有突变,容易产生拉皱; (c)所示的锥形张力方式符合要求,故本系统采用锥形张力方式收卷。钢带卷径张力控制系统结构图所示。
根据lenze变频器内置的直径计算器模型所示。只要设定最大直径下的额定速度、最大卷径、直径上限、直径下限、最小卷径等5项参数值,该模型就能根据当前运行线速度和当前角速度自动计算出当前卷径。lenze变频器内置控制器含PID算法,只要给出设定值、影响值、比例系数、积分系数和微分系数,该功能块就能输出控制变频器所需的信号。
1. 3. 3系统传动位置控制设计当一卷钢带放卷结束时,系统设计了自动带尾位置检测与控制环节。当钢带带尾到达搭接装置前,钢带自动停止,自动延长一段时间,等待搭接处理。带尾检测是通过光电传感器实现,带尾到达系统自动检测带尾信号并送控制系统,控制系统得到信号后,计算出带尾的位置并启动搭接装置, 1号主驱动变频器停止工作,延时等待搭接。
延时时间计算公式如下:v = nπD /60 T = S /V式中, v为实际钢带运行速度, mm / s;n为主动辊的转速, r/min;D为主动辊的直径,mm;T为延时时间,s;S为检测开关到搭接装置的长度,mm.
由于钢带在搭接处会产生接头凸缝,而接头凸缝在通过各挤干辊和辊涂辊时,会损坏这些辊子,因此,系统增加接头凸缝位置检测与控制环节。钢带在搭接时,搭接装置会在钢带上压出一个小孔,利用光电检测传感器检测接头凸缝是否到达。当光电传感器检测到信号后,控制系统根据系统运行速度和接头离辊子的距离,计算延时时间,控制挤干辊和辊涂辊的自动抬辊并延时,再自动压辊恢复正常工作。
活套位置控制由旋转编码器来确定。前活套正常运行时,保持在最高位。当活套冲到位置行程开关后,编码器计数有效。由于惯性和1号驱动电动机的减速时间的影响,活套在到达上位行程开关会上冲一段距离, 1号变频器根据脉冲的计数积分,给出一定的速度,影响1号驱动电动机的速度,如位置上升,则降低1号驱动电动机速度,如果位置下降,则增加1号驱动电动机速度,以便前活套保持在一定位置。后活套工作原理跟前活套相同,只是位置在正常运行过程中,保持在最低位,位置通过6号驱动系统来控制,如位置太高,则加快6号驱动电动机速度,否则降低6号驱动电动机速度。
1. 3. 4纠偏控制系统钢带在运行过程中一旦出现位置跑偏,就会形成恶性循环,影响产品质量或影响生产效率,故应及时进行纠偏控制。除了采取严格控制来料,定期检查传送辊的位置和轴承的磨损情况等措施外,在生产线上增加独立的自动纠偏控制系统,利用光电检测系统和安装可移动的传送辊和压辊,保证钢带在运行过程中出现跑偏现象能及时纠正。本系统自动纠偏时间约为几秒钟,纠偏精度精度小于1mm.虽然纠偏控制系统独立于主驱动变频同步控制系统,但是没有它该系统无法正常生产或生产效率低。本生产线上设置4处自动纠偏控制系统,有效地保证生产线在高速运行下,钢带不会出现跑偏现象,保证了产品质量和生产效率。
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