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艾默生工業自動化 李天亮
摘要：本文詳細介紹了檢品復卷機(簡稱檢品機)的工作原理，及其電氣設計方案，以及艾默生EV6000變頻器優異的張力性能，通過艾默生PLC與EV6000變頻器的良好配合，大大簡化了系統的設計方案，極大地提高了整個系統的可靠性和張力穩定性。
關鍵詞：艾默生自動化產品 PLC 變頻器 人機界面 檢品復卷機
Abstract：This paper describes the working principle, and the electrical design of the inspection Winder, and the outstanding performance of the tension in EV6000 converter, by EV6000 and PLC of EMERSON, significantly Simplify the system design, thus greatly enhancing the overall system reliability and stability of tension control.
Key words: Emerson Automatic production PLC converter HMI inspection Winder
一 引言
檢品機是一種具有高精度、高靈敏度的復卷、檢品設備。適用于卷筒狀的印刷薄膜、復合薄膜及卷筒紙制品的印刷、涂布、復合后的全自動品質檢驗，也可用于上述材料的復卷，是印刷、涂布、復合等工序必不可少的檢驗設備。
二 系統選型設計
2.1觸摸屏選型設計
本系統選用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸觸摸屏， 顯示色彩為64K色，解析度為 320×240像素。 按鍵包括 1 個清單鍵和 5 個使用者定義的功能鍵。 此外還有三個 RS232、RS422 和 RS485 的通訊接口， 以及 2個 USB連接口。 內建的 CF 卡插槽可以讓您擴充歷史記錄和配方，以及進行數據備份。 前蓋為 IP65 等級，這樣對于任何方向的低壓水流沖洗，它都能提供保護效果。
2.2 PLC選型設計
系統選用了艾默生EC20-1614BRA可編程控制器，作為主控單元，主要用于實現的邏輯控制功能；外加一個EC20-4DA模擬量輸出模塊作為擴展模塊，主要用于實現系統的線速度設定和張力給定功能。
EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有極快的運算速度，和12K步的大程序容量，并且自帶兩個通信口，一個通信口用于與觸摸屏通信，實現系統的參數設定與狀態顯示功能，另一個通信口用于與變頻器通信，實現變頻器運行狀態的讀取，以及參數設定功能，這樣大大降低了用戶成本。
2.3 變頻器選型設計
系統選用了艾默生EV6000變頻器，用于系統的驅動及張力控制功能。
EV6000是艾默生最新推出的一款創新型平臺產品，集自主研發的無速度傳感器矢量控制的核心算法技術、伺服定位控制技術、EMC技術和可靠性技術的優勢與一身，使之在性能上有了質的飛躍。
EV6000高性能矢量控制變頻器擁有超大功率范圍，可以從0.4到250kW之間進行選擇，而它的最高輸出頻率也可高達1000Hz。EV6000可以實現無PG矢量控制和有PG矢量控制驅動永磁同步電機，而且在無PG矢量控制時，能在0.25Hz下可以滿足200%額定負載突變時轉矩能快速地響應和穩定運行，能滿足眾多低速大轉矩應用要求，在變頻低頻脈動技術難題上邁出了一大步，處于國際領先水平。
三 系統介紹
3.1 系統原理介紹
圖一 系統原理圖
(1) 觸摸屏：通過觸摸屏，用戶可以對工作速度、運行張力、料卷直徑等參數進行設置；并且，通過觸摸屏，可以顯示設備的當前運行狀態，并對當前的故障信息進行顯示，以便用戶作進一步處理。
(2) EC20控制器：該控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整個系統的控制中心，協調外圍設備的動作，并按用戶設定的工藝控制設備的運作。通過EC20-4DA模塊對變頻器作張力給定和頻率設定。
(3) 變頻器：本系統采用EV6000變頻器做收放卷控制，通過該變頻器可保證檢品機械的張力恒定、速度穩定，是整套系統的控制核心部分。
3.2控制流程圖
圖二 系統正常啟停流程圖
正常啟停流程主要是用于用戶查找產品缺陷，當發現缺陷時，用戶通過按鈕記錄當前位置，以備查找；難點主要是在于加減速，以及零頻時張力的控制。
圖三 檢查點啟停流程圖
檢查點流程主要是用于缺陷的查找，這也是該設備的最重要的功能之一，本系統是通過硬件中斷的方法記錄缺陷的位置的，所以，可以比較準確的發現缺陷的位置。由于本過程涉及到多次啟停，而且在任何速度下都要保持張力穩定，所以對變頻的張力控制性能要求很高。
圖四 張力控制示意圖
圖四是整個系統的張力控制示意圖，EV6000作為主驅動，控制整個系統的運行，EV6000張力控制用變頻，驅動收/放卷電機，通過張力傳感器反饋回來的張力的大小，做閉環控制，以保證整個系統的張力恒定、速度穩定。利用編碼器與變頻器作閉環控制，使變頻器可以在高速度精度和恒張力下運行，同時PG3把信號送給EC20，由PLC計算當前的運行速度、距離等數據。
PLC實現傳動點的協調控制，邏輯控制處理。PLC實現線速度，運行命令傳遞到變頻器，并收集變頻器的運行狀態。同時傳遞變頻器參數修改信息。
選用EV6000張力控制專用變頻器實現放卷和收卷控制，選用EV6000高性能矢量控制變頻器實現主牽引控制。變頻器以閉環矢量控制運行，安裝脈沖編碼器（PG），編碼器信號類型：集電極開路輸出型；
收、放卷變頻器工作于張力閉環速度模式，EV6000自帶卷徑計算功能和斷帶檢測功能。
為了保證系統的快速起停要求，尤其是急停的技術指標。變頻器都需外接制動電阻。
圖五 主牽引變頻器接線圖
變頻器通過端子進行起停運行控制，運行方向設定，運行速度設定，故障停機和復位處理。
圖六 收、放卷變頻接線圖
變頻器通過端子進行起停運行控制，運行方向設定，張力給定設置，張力方向設定，運行線速度設定，收、放卷模式設定，初始卷徑復位，故障停機和復位處理。
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