三菱FX2N系列PLC在貨架冷彎生產(chǎn)線上的應(yīng)用

3 電氣閉環(huán)控制系統(tǒng)原理

　　3.1 無極閉環(huán)系統(tǒng)的控制原理

　　要實(shí)現(xiàn)貨架組件（橫梁）的冷彎成型機(jī)組的閉環(huán)無級控制，必須根據(jù)變頻器和變頻電機(jī)的特性，即：在一定載荷下變頻器所存在的理想加速和減速特性曲線，或根據(jù)不同的品牌和規(guī)格的變頻器的特性參考資料、冷彎機(jī)組加工件的負(fù)荷特性、電機(jī)的負(fù)荷特性等進(jìn)行適時(shí)調(diào)整?；究刂圃砣鐖D2所示：

　　3.2 基本控制思想

　　（1）據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器測量反饋的當(dāng)前速度信號(hào)適時(shí)調(diào)整變頻器的輸出驅(qū)動(dòng)頻率值，從而保證變頻電機(jī)能以要求的速度平穩(wěn)運(yùn)行;其還表現(xiàn)在必須根據(jù)具體冷彎產(chǎn)品的成型工藝要求、負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律等選擇相應(yīng)的速度控制模式，即初時(shí)運(yùn)動(dòng)加速度與加速控制時(shí)間、平穩(wěn)運(yùn)行速度與距離、減速運(yùn)動(dòng)加速度與控制時(shí)間等進(jìn)行變頻器的適時(shí)調(diào)整，確保主機(jī)運(yùn)行及控制反饋運(yùn)行過程的平穩(wěn)，消除不穩(wěn)定形成的系統(tǒng)超差故障;

　?。?）據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖測量數(shù)反饋當(dāng)前冷彎機(jī)組主電機(jī)的位移信號(hào)及預(yù)先設(shè)定的控制方案適時(shí)調(diào)整變頻器的輸出驅(qū)動(dòng)頻率值，使變頻電機(jī)先以較高的速度運(yùn)行到接近冷彎產(chǎn)品控制切斷長度的位置后將速度平穩(wěn)降到較低的速度下工作，并在切斷控制處準(zhǔn)確制動(dòng)停準(zhǔn)，必要時(shí)可采取機(jī)械抱閘系統(tǒng)來輔助快速定位，再通過輸出控制點(diǎn)發(fā)出切斷控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)液壓停剪;plc控制系統(tǒng)在工作過程中實(shí)時(shí)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，并不斷地與存放在軟件控制數(shù)據(jù)塊里的標(biāo)準(zhǔn)位置參數(shù)進(jìn)行比較和控制決策，從而達(dá)到快速準(zhǔn)確定位、提高作業(yè)效率的目的，并與監(jiān)控系統(tǒng)交換工作信息以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的全面動(dòng)態(tài)管理。

4 負(fù)載機(jī)械特性和變頻器的選型

　　該系統(tǒng)的電氣拖動(dòng)主要是驅(qū)動(dòng)冷彎軋輥運(yùn)動(dòng)，其阻力矩tl取決于冷彎軋輥與鋼卷料之間的摩擦力fl與冷彎軋輥半徑r的乘積，即tl=fl×r。在這里，冷彎軋輥的半徑r是恒定不變的，摩擦力fl的大小與相應(yīng)的冷彎產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)工藝水平、機(jī)組的傳動(dòng)效率和相關(guān)材料與軋輥間的摩擦系數(shù)等有關(guān)，與轉(zhuǎn)速高低關(guān)系不大。這是典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載機(jī)械特性?？沙醪竭x用三菱fr-a540系列變頻器。

　　4.1 三菱fr-a540系列變頻器具有的特性

　?。?）采用先進(jìn)的磁通矢量控制。由于采用了精簡指令集計(jì)算機(jī)risc微處理芯片，使之具有全新的在線自動(dòng)調(diào)整功能，使電機(jī)在不影響啟動(dòng)速度的情況下迅速得到調(diào)整。

　?。?）具有多段速度選擇功能：它有高速rh、中速rm、低速rl、第二加/減速時(shí)間選擇rt、漏型公共輸入端sd等端子，可以通過plc的輸出點(diǎn)直接控制輸入端子的on/off狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)變頻器速度的上升、下降和精確停車。每檔速度的大小可由變頻器功能預(yù)置來設(shè)定。

　　（3）運(yùn)用了三菱首創(chuàng)“柔性脈寬調(diào)制”（soft-pwm）開關(guān)方式，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行，并能減少對外射頻干擾，有利于鄰近的plc、旋轉(zhuǎn)編碼器的可靠運(yùn)行。

　　（4）調(diào)速范圍：1:120（0.5hz~60hz運(yùn)行時(shí)），且低頻運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，采用自動(dòng)調(diào)整后，可以在不同的品牌的電機(jī)上實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)行。

　　4.2 變頻器的選型

　　貨架組件（橫梁）冷彎機(jī)組的主要功耗包括：用于貨架組件（橫梁）彎曲變形功率、克服輥?zhàn)优c工件之間的摩擦阻力及輥?zhàn)虞S承摩擦阻力、克服機(jī)組傳動(dòng)阻力及功率損耗，一般采用經(jīng)驗(yàn)測算方法與簡單公式計(jì)算后放大倍數(shù)的方法共同核算，通常還根據(jù)冷彎成型的成功案例進(jìn)行類比測算，并依此確定具體型號(hào)變頻器的實(shí)際功率。

　　綜合多種因素，筆者選定了三菱fr-a540-22kw-ch變頻器。經(jīng)試驗(yàn)證明：針對貨架組件（橫梁）的冷彎成型機(jī)組采用pgl板反而會(huì)出現(xiàn)較大的定位誤差，故取消了pgl板設(shè)計(jì)，僅利用變頻器的多段速選擇和fr-a540的高性能來實(shí)現(xiàn)貨架組件（橫梁）的冷彎成型的定位控制。