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东力科创 CT210 系列变频器在旋切机上的应用
深圳市东力科创技术有限公司 技术服务部
 
摘要: 森林资源的日益匾乏, 对木材资源的综合高效利用已成为摆在木工设备制造业和木材加工业面前的重要课题。 深圳市东力科创技术有限公司自主开发了基于 CT210 系列旋切机专用变频器的旋切机触控一体化方案, 该方案以其优异的矢量变频控制性能,独特的旋切机专用控制算法,精准的尾张控制, 和优异的急起急停控制等优点, 在中型木材旋切机应用领域获得一致好评。
 
关键词: CT210 触控一体化 旋切机
 
一、 引言
目前多层板生产厂家在单板生产过程中, 采用的基本上是控制文本+变频器的控制方案。该控制方案控制部分在文本, 文本通过刀台位置计算变频器旋切频率进而通过通讯往变频器写频达到控制旋切的目的。 此方案有以下缺点:
1) 控制界面粗糙:控制文本界面相较于触摸屏操作,人机交互性差, 画面不够美观。
2) 控制和驱动分开:变频器频率通过文本通讯给定, 通讯信号易受干扰,在强干扰的环境下尾张控制不好甚至无法正常运行。
使用触摸屏一体化控制方案,控制界面美观大气,人机交互性良好, 旋切控制部分在变频器,触摸屏只做显示,即使通讯受到干扰,也不会影响正常运行,系统稳定性更佳。
本文将着重论述深圳市东力科创技术有限公司基于“触摸屏+CT210 旋切机专用变频+CT110 切刀变频” 的旋切触控一体式方案在无卡旋切机上的应用。
 
二、 旋切机的特点
CT210 旋切机专用变频器是在东力科创在 CT200 变频器产品平台上开发的一款专用产品。变频器将旋切机专用控制罗及集成到变频器内, 并且具有旋切、 分断和捣轴一体控制。用于木材的旋切加工,具有旋切厚度均匀、精确, 尾张控制精确等优点, 完全符合客户需求,可以使客户无缝切换。在与同类竞争产品相比,具有以下产品功能优势:
Ø独特厚度补偿, 效果更佳;
Ø定时停机,还来更加灵活的商务操作;
Ø旋切、定长分断、捣轴一体控制;
Ø触控一体化方案。
 
三、 旋切机的控制要求
       本文仅以山东某厂家生产的旋切机使用现场的要求为例进行说明, 具体要求如下:
Ø优异的人机交互,人机界面美观清晰,密码保护准确可靠;
Ø良好的速控精度, 优异的低频出力, 超大木头旋切也可保证旋切厚度均匀;
Ø良好弱磁控制, 完美适用于高速旋切;
Ø刹车性能优异, 急停急启 0.2S,正反转切换快速稳定;
Ø良好的过载能力及环境适应能力,运行可靠性高;
Ø旋切厚度误差在±0.01mm, 尾张旋切长度误差在±15mm;
Ø精确的旋切根数、木皮张数统计;
Ø支持操作杆和人机界面操控切换,可靠性更佳;
触摸屏人机显示界面如下:
四、 系统原理及控制实现
4.1 旋切机关键部件示意图
4.2 控制实现
 
Ø按启动开关,变频器开始工作,压辊电机先启动(由变频器输出继电器控制压辊电机接触器)
Ø压辊电机启动后,经过丝杆电机启动延时时间,丝杆电机启动,如按下快进开关则按快进速度进刀,否则按圆木实际直径计算速度进刀(通过丝杆电机编码器的输入得到刀台位移量,计算出圆木实际直径,再根据数学模型得到丝杆电机的进给速度),当旋切刀碰到前行程开关(圆点复位开关) 时,压辊电机立即停止,同时丝杆电机按设定的快退速度退刀至退刀截止位置(张口设定位置)或退刀转换进刀位移,再进刀,依次循环。退刀过程中,当压辊电机停止时间大于压辊电机再启动时间时,压辊电机再启动,如下图 5所示。
Ø丝杆电机在进刀时,如果按下快退开关,则立即快速退刀,在退刀或按圆木直径计算进刀时,如果按下快进开关,则立即快速进刀。
Ø前行程点同时为原点复位点。在进刀旋切过程中,当碰到前行程开关时,自动退刀,并进行原点复位,防止干扰导致位移量偏差的产生。
Ø在开始旋切圆木后,变频器输出信号控制分切机变频器进行切割,同时开始计算旋切木块的长度,当长度达到设定的切割长度时,再次输出信号控制分切机变频器进行切割,然后再次开始计算长度,依次循环。
Ø在旋切的过程中可通过厚度切换来切换旋切厚度;在控制切割电机变频器时,可通过长度切换,在设定的长度 1 和长度 2 间进行切换。
Ø任何时候按停止开关,变频器立即停止输出。
Ø整个变频驱动系统的电气接线如图 6 所示:
五、 系统接线及调试步骤
 
5.1 系统接线
变频器 S1 接受启动信号、 S2 接收停机信号、 S3 接刀台快进信号、 S4 接刀台快退信号、S5 接行程开关、 S6 接光电开关、 S7 接急停开关、 T1 继电器输出接驱动辊控制信号、 T2 继电器接控制自动捣轴信号、 DO 输出接切刀变频起停端子、 HDI1/HDI2 接编码器 A、 B 脉冲。
 
5.2 系统调试步骤
调试主要包括电机参数自学习、 长度/厚度调整、 木头自学习和尾张调整等几个阶段。
第一步:电机参数自学习。 将电机参数输入变频器, 输入后将 F00.01 改为 0,通过 F02.26改为 2(静态自学习), 大约一分钟自学习完毕。 自学习完毕后将 F00.01 改为 1。
第二步: 厂家参数设置。厂家参数包括驱动辊转速、直径、中心距、丝杆螺距、传动比等机械参数和快进快退、补偿增益等功能参数, 根据厂家的实际机械数据进行设置。 厂家参数界面如下:
第三步: 用户参数设置。用户参数包括参数设置和参数校准功能,参数设置包括旋切厚度、旋切长度、木芯和张口设定。旋切参数校准包括厚度校准、长度校准、尾张校准和木头自学习等功能。
人机界面还支持两套旋切厚度和剪切长度的切换,使用更加便利。

第四步:木头自学习。张口张到最大, 用户参数调试中将木头自学习设置为 2, 启动后即可进行木头自学习,自动退刀后木头自学习完毕。
第五步:尾张校准。如果实际尾张长度与设定的长度有偏差,将实际尾张长度输入,系统自动校准尾张补偿,即可完成尾张校准。
值得注意的是,本人机界面为了方便用户调试,专门提供了系统调试指导界面。界面如下:
图 9 触摸屏用户帮助界面
通过用户帮助界面,调试步骤更加明确简洁,客户使用更加便利。
 
5.3 变频器参数设置
旋切变频器部分关键参数:
 
5.4铡刀电机参数设置
本系统变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能,能有效保证系统安全高效的运行。
 
六、 结束语
       随着控制技术的发展, 东力科创 CT210 系列高性能矢量变频器在中型木材旋切机上成功应用,提供更高性价比变频器, 不仅有效解决了尾张整张, 还提供了更加优化人机操作界面和更加方便的调试方法, 在提高木材的利用率的同时, 极大地方便了用户使用。
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