1 前言

近幾年我國的造紙業(yè)及印刷包裝行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，面臨著(zhù)巨大機遇，但相對于世界先進(jìn)的設備，也面臨著(zhù)巨大的挑戰。生產(chǎn)設備的生產(chǎn)能力非常強大，但我們的產(chǎn)品基本處于中低端市場(chǎng)。主要的原因是技術(shù)條件的限制。目前為至，大量的分切機上仍舊使用磁粉制動(dòng)器來(lái)進(jìn)行收放卷張力控制，限制了設備的運行速度，也浪費了能源，而且由于磁粉本身的使用壽命的原因，造成了故障率較高的情況。

深圳西馳電氣推出的CFC710系列變頻器，可以進(jìn)行恒張力控制，并且可以控制張力錐度，保證收卷后各層形狀均勻，而且的提高了分切機的運行速度。
2 分切機介紹

分切機是一種將寬幅紙張或薄膜分切成多條窄幅材料的機械設備，常用于造紙機械及印刷包裝機械。分切機的簡(jiǎn)易示意圖如圖所示

分切機的傳統控制方案是利用一臺大電機來(lái)來(lái)驅動(dòng)收放卷的軸，在收放卷軸上加有磁粉離合器，通過(guò)調節磁粉離合器的電流來(lái)控制其所產(chǎn)生的阻力，來(lái)控制材料表面的張力。

磁粉離合器及制動(dòng)器是一種的自動(dòng)化執行元件，它是通過(guò)填充于工作間隙的磁粉傳遞扭矩，改變勵磁電流可以改變磁粉的磁性狀態(tài)，進(jìn)而調節傳遞的扭矩?？捎糜趶牧汩_(kāi)始到同步速度的無(wú)級調速，適用于高速段微調及中小功率的調速系統。還用于用調節電流的方法調節轉矩以保證卷繞過(guò)程中張力保持恒定的開(kāi)卷或復卷張力控制系統。
其主要的特點(diǎn)是磁粉離合器作為一個(gè)阻力裝置，通過(guò)系統控制，來(lái)輸出一個(gè)直流電壓，控制磁粉離合器產(chǎn)生的阻力。主要的優(yōu)勢是其為被動(dòng)裝置，可以控制較小的張力。其主要的缺點(diǎn)是速度不能高，高速運行時(shí)易造成磁粉高速磨擦，產(chǎn)生高溫，造成磁粉離合器發(fā)熱進(jìn)而縮短其壽命。
3  西馳變頻器在分切機上的控制
方案說(shuō)明：

使用西馳通用型變頻器驅動(dòng)壓輥，控制分切機的運行速度，它可以工作在開(kāi)環(huán)矢量工作方式。主速度一般可以用電位器來(lái)調整。AO1端口作為運行頻率的輸出，作為放卷變頻器、上、下收卷變頻器的線(xiàn)速度給定。放卷變頻器及收卷變頻器要使用西馳張力專(zhuān)用變頻器。此三種變頻器均需要工作在閉環(huán)矢量方式，工作在張力開(kāi)環(huán)模式。

西馳電氣CFC710系列變頻器是一種可以實(shí)現恒張力控制的變頻器，可以通過(guò)變頻器內部的計算，獲得材料的卷徑，通過(guò)控制變頻器的輸出轉矩來(lái)獲得恒張力控制。西馳變頻器可以通過(guò)設置系統慣量補償、摩擦補償及材料慣量補償可以補償由于系統慣量、磨擦阻力及材料慣量引起的起動(dòng)或加速過(guò)程中速度不均勻的情況，獲得非常平穩的張力控制效果。方案簡(jiǎn)易，調試簡(jiǎn)單。而且恒張力控制基本不受速度的影響，可以實(shí)現高速分切。

因為矢量控制變頻器的轉矩控制精度為額定轉矩的5%以上，所以當控制的張力過(guò)小時(shí)，在空卷時(shí)變頻器應輸出小的轉矩，比較困難。
調試情況說(shuō)明：

利用西馳變頻器作分切機控制時(shí)，建議使用電機直接拖動(dòng)主軸的方式而無(wú)需安裝減速裝置。主要原因是變頻器控制張力時(shí)控制量為變頻器的輸出轉矩，轉矩為張力與卷徑的乘積，在空卷時(shí)，輸出轉矩小。如果減速比為N，折算到變頻器上轉矩為轉矩/N，若小于電機額定轉矩的5%，則控制的不夠準確。

在調試時(shí)，首先將收放卷的三個(gè)變頻器的閉環(huán)矢量方式調試正常，否則沒(méi)法完成后續的轉矩制。在此過(guò)程中，遇到的問(wèn)題是編碼器信號沒(méi)有輸入、旋轉編碼器A、B方向接反、編碼器脈沖數輸入不正確。這幾種問(wèn)題的表現形式主要是運行速度和輸入速度偏差較大或者電機低速蠕動(dòng)而且運行電流與實(shí)際空載電流相差較大。

放卷控制中變頻器實(shí)際上只是提供一個(gè)反向的拉緊力，所以其控制精度要求不高。調試相對簡(jiǎn)單。關(guān)于零速時(shí)的反向拉緊，西馳變頻器可以提供兩種選擇，一個(gè)是允許反向拉緊功能，表現形式是在零速時(shí)若運行命令沒(méi)有撤掉，則變頻器可控制電機一直將材料拉緊，避免剛開(kāi)始運行時(shí)由于材料松馳而造成的速度沖擊，將材料拉斷。另外一種選擇為不允許反向收緊，在零速時(shí)若運行命令沒(méi)有撤掉，則變頻器沒(méi)有力矩輸出。材料可能會(huì )松馳，但可避免斷料時(shí)的飛車(chē)情況。

收卷變頻器工作在轉矩控制模式，在加減速過(guò)程中，需要提供額外的轉矩用于克服系統的轉動(dòng)慣量。如果不加補償，則會(huì )出現收卷過(guò)程中張力偏小減速過(guò)程中張力偏大的現象。如果起動(dòng)時(shí)出現張力變小，則增加系統慣量補償系數。磨擦補償主要是克服在整個(gè)運行過(guò)程中由于系統存在的磨擦力對張力的影響，可通過(guò)調節磨擦補償系數來(lái)完成。正常運行時(shí)材料張力若小于設定張力，則將摩擦補償系數增大。另外需要補償的是卷軸上材料所產(chǎn)生的轉動(dòng)慣量，通過(guò)設定材料的密度及寬度，變頻器可計算出當前材料的轉動(dòng)慣量。調試時(shí)合適設定張力錐度，可以控制材料的卷曲質(zhì)量，避免外緊內松的情況發(fā)生。
    很多情況下卷徑的獲得是統過(guò)線(xiàn)速計算法來(lái)獲得的，而卷徑又是計算輸出轉矩的直接的因素，所以正確設定線(xiàn)速度是非常關(guān)鍵的。調試時(shí)可以通過(guò)驗證變頻器顯示的當前卷徑和實(shí)際卷徑，來(lái)判斷所設線(xiàn)速度是否正確。若顯示的當前卷徑大于實(shí)際卷徑，則表明所設的線(xiàn)速度偏大。
    通過(guò)設定以上的幾個(gè)補償量，可以有效的改變系統慣量對加減的影響。設定合適的張力，可以達到比較好的收卷控制。
結束語(yǔ)
    因為用變頻器來(lái)控制分切機的收放卷控制克服了磁粉固有的弱點(diǎn)，使得高速分切的控制成為了現實(shí)，而且大大提高了設備的可靠性，從成本上并沒(méi)有過(guò)多的增加，所以越來(lái)越多的客戶(hù)開(kāi)始采用變頻器來(lái)實(shí)現分切機控制。