三菱FX2N系列PLC在貨架冷彎生產(chǎn)線上的應用

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

　　要實現(xiàn)貨架組件（橫梁）的冷彎成型機組的閉環(huán)無級控制，必須根據(jù)變頻器和變頻電機的特性，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、冷彎機組加工件的負荷特性、電機的負荷特性等進行適時調(diào)整?；究刂圃砣鐖D2所示：

　　3.2 基本控制思想

　?。?）據(jù)旋轉編碼器測量反饋的當前速度信號適時調(diào)整變頻器的輸出驅(qū)動頻率值，從而保證變頻電機能以要求的速度平穩(wěn)運行;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、負荷波動規(guī)律等選擇相應的速度控制模式，即初時運動加速度與加速控制時間、平穩(wěn)運行速度與距離、減速運動加速度與控制時間等進行變頻器的適時調(diào)整，確保主機運行及控制反饋運行過程的平穩(wěn)，消除不穩(wěn)定形成的系統(tǒng)超差故障;

　?。?）據(jù)旋轉編碼器的脈沖測量數(shù)反饋當前冷彎機組主電機的位移信號及預先設定的控制方案適時調(diào)整變頻器的輸出驅(qū)動頻率值，使變頻電機先以較高的速度運行到接近冷彎產(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，并在切斷控制處準確制動停準，必要時可采取機械抱閘系統(tǒng)來輔助快速定位，再通過輸出控制點發(fā)出切斷控制信號實現(xiàn)液壓停剪;plc控制系統(tǒng)在工作過程中實時采集運行數(shù)據(jù)，并不斷地與存放在軟件控制數(shù)據(jù)塊里的標準位置參數(shù)進行比較和控制決策，從而達到快速準確定位、提高作業(yè)效率的目的，并與監(jiān)控系統(tǒng)交換工作信息以實現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的全面動態(tài)管理。

4 負載機械特性和變頻器的選型

　　該系統(tǒng)的電氣拖動主要是驅(qū)動冷彎軋輥運動，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的大小與相應的冷彎產(chǎn)品的孔型設計工藝水平、機組的傳動效率和相關材料與軋輥間的摩擦系數(shù)等有關，與轉速高低關系不大。這是典型的恒轉矩負載機械特性?？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

　　（1）采用先進的磁通矢量控制。由于采用了精簡指令集計算機risc微處理芯片，使之具有全新的在線自動調(diào)整功能，使電機在不影響啟動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/減速時間選擇rt、漏型公共輸入端sd等端子，可以通過plc的輸出點直接控制輸入端子的on/off狀態(tài)來實現(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置來設定。

　?。?）運用了三菱首創(chuàng)“柔性脈寬調(diào)制”（soft-pwm）開關方式，實現(xiàn)更低噪音運行，并能減少對外射頻干擾，有利于鄰近的plc、旋轉編碼器的可靠運行。

　?。?）調(diào)速范圍：1:120（0.5hz~60hz運行時），且低頻運行性能穩(wěn)定可靠，采用自動調(diào)整后，可以在不同的品牌的電機上實現(xiàn)高精度運行。

　　4.2 變頻器的選型

　　貨架組件（橫梁）冷彎機組的主要功耗包括：用于貨架組件（橫梁）彎曲變形功率、克服輥子與工件之間的摩擦阻力及輥子軸承摩擦阻力、克服機組傳動阻力及功率損耗，一般采用經(jīng)驗測算方法與簡單公式計算后放大倍數(shù)的方法共同核算，通常還根據(jù)冷彎成型的成功案例進行類比測算，并依此確定具體型號變頻器的實際功率。

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