放線架設(shè)備主要應(yīng)用于線纜行業(yè)，線纜要從放卷盤穩(wěn)定高效的牽引至其他設(shè)備，對(duì)放線架的控制有較高的要求。放線架一般采用電位器位置反饋和具有雙向PID調(diào)節(jié)功能的變頻器，實(shí)現(xiàn)對(duì)放卷盤的雙向運(yùn)轉(zhuǎn)控制。丹佛斯FC360具有雙向PID調(diào)節(jié)功能，在放卷方面有著很好的應(yīng)用，在線纜行業(yè)有著優(yōu)越的表現(xiàn)。
本文介紹了丹佛斯FC360變頻器，在放線架控制上的三種應(yīng)用，并簡(jiǎn)述了開(kāi)發(fā)過(guò)程。
一、 工藝介紹：
放線架的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖所示：
如圖中所示；設(shè)備主要包含導(dǎo)輪支架，0-10V電位器，收卷電機(jī)，丹佛斯FC360變頻器。FC360根據(jù)擺桿位置反饋控制放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢和方向正反，使得放線速度和牽引速度保持同步，并使得擺桿在某個(gè)位置穩(wěn)定，放線速度穩(wěn)定恒速。
二、 應(yīng)用案例
1、 應(yīng)用一
1）、工藝要求
a、啟動(dòng)時(shí)，放卷電機(jī)能反轉(zhuǎn)，線纜進(jìn)行預(yù)緊，保持?jǐn)[桿在50%位置穩(wěn)定；
b、穩(wěn)定、快速的PID調(diào)節(jié)性能，迅速響應(yīng)主機(jī)速度變化
c、斷線停機(jī)機(jī)制
d、停機(jī)時(shí)進(jìn)行電流夾持，位置穩(wěn)定
此要求適用于小型放線架。
2）、FC360變頻器接線圖
3）、控制方案
FC360控制模式（P1-00）采用閉環(huán)過(guò)程控制方式，主給定來(lái)自變頻器本身多段速度當(dāng)前預(yù)置值，反饋信號(hào)來(lái)自擺桿所連接的電位器信號(hào)0-10VDC（端子50、53、55接的電位器），過(guò)程控制反饋源（P7-20參數(shù)）選擇53號(hào)端子，這樣可以實(shí)現(xiàn)PID的雙向作用。PID的作用方向選擇反作用，因?yàn)檫@是一個(gè)正反饋系統(tǒng)。
丹佛斯FC360變頻器在過(guò)程控制時(shí)給定是以工程量為單位的，本事例是以%為單位的，這樣就很方便的將擺桿最大位置設(shè)定為100%（對(duì)應(yīng)于擺桿電位計(jì)10VDC）。擺桿50%位置為PID的給定，因此在變頻器參數(shù)P3-10.0中設(shè)置50%為預(yù)置位置，并將P1-62參數(shù)設(shè)為0，在運(yùn)行過(guò)程中，擺桿位置將會(huì)穩(wěn)定在50%位置。
放線過(guò)程中，F(xiàn)C360根據(jù)反饋位置與預(yù)置位置進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向。當(dāng)出現(xiàn)斷線情況，擺桿由于重力作用將下落，位置反饋值會(huì)超出設(shè)定的允許范圍。如果將變頻器的繼電器1的輸出功能設(shè)為“反饋值超出范圍”，這時(shí)繼電器1就會(huì)動(dòng)作。根據(jù)接線圖1，繼電器1動(dòng)作時(shí)，端子01/03將斷開(kāi)，斷開(kāi)自動(dòng)運(yùn)行控制回路，變頻器將會(huì)立即停止輸出，同時(shí)端子01/02將閉合，將報(bào)警信號(hào)送給上位機(jī)。
放線架開(kāi)機(jī)時(shí)，操作人員先將運(yùn)行開(kāi)關(guān)打到“ON”的位置，然后一邊穿線一邊手動(dòng)將擺桿位置移動(dòng)到正常運(yùn)行位置范圍內(nèi)，解除繼電器1的警告輸出，變頻器就能啟動(dòng)運(yùn)行了。
應(yīng)客戶需求，需要在正常停機(jī)時(shí)，線纜依然保持靜止?fàn)顟B(tài)，放卷盤不會(huì)被線纜或者其他機(jī)構(gòu)拖著轉(zhuǎn)動(dòng)，因此停機(jī)時(shí)變頻器要對(duì)電機(jī)輸出直流電。FC360實(shí)現(xiàn)此功能，要在參數(shù)P1-80（停機(jī)功能）中選擇“直流夾持”，并在參數(shù)P2-00（直流夾持電流）中設(shè)置恰當(dāng)?shù)闹绷鲓A持電流值。
FC360通過(guò)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，不需要太多額外設(shè)備，即可滿足客戶的需求。
2、應(yīng)用二
1）、工藝要求
a、啟動(dòng)時(shí)，放卷電機(jī)能低速反轉(zhuǎn)，線纜進(jìn)行預(yù)緊，保持?jǐn)[桿在50%位置穩(wěn)定；
b、擴(kuò)展PID，雙向，反轉(zhuǎn)限速40%；
c、放線運(yùn)行時(shí)禁止升降動(dòng)作；
d、運(yùn)行以后，延時(shí)5秒，起動(dòng)斷線檢測(cè)功能，斷線自動(dòng)停機(jī)。
2）、FC360變頻器接線圖
3）、控制方案
FC360控制模式（P1-00參數(shù)）采用擴(kuò)展PID控制方式，主給定來(lái)自變頻器本身多段速度當(dāng)前預(yù)置值，反饋信號(hào)來(lái)自擺桿所連接的電位器信號(hào)0-10VDC（端子50、53、55接的電位器），控制反饋源（P7-20參數(shù)）選擇53號(hào)端子，這樣可以實(shí)現(xiàn)PID的雙向作用。根據(jù)客戶要求，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)收線速度不可過(guò)快，將反轉(zhuǎn)速度限制在40%，設(shè)置P7-41參數(shù)為-40%。
擺桿50%位置為PID的給定，因此在變頻器參數(shù)P3-10.0中設(shè)置50%，并將變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償（參數(shù)P1-62）設(shè)為0，在運(yùn)行過(guò)程中，擺桿位置將會(huì)穩(wěn)定在50%位置。
此應(yīng)用事例中，放線架配置了升降臺(tái)，用于裝載和卸下放卷盤，升降臺(tái)只允許在放卷停機(jī)時(shí)進(jìn)行操作。為避免在運(yùn)行過(guò)程中誤操作升降臺(tái)，使用FC360的繼電器2在運(yùn)行時(shí)輸出一個(gè)信號(hào)給控制升降臺(tái)回路中的繼電器，放卷運(yùn)行時(shí)斷開(kāi)升降控制回路，從而保證升降機(jī)不被啟動(dòng)。
斷線停機(jī)功能要靠變頻器的采用SLC邏輯輔助完成。SLC邏輯流程如下，18號(hào)端子閉合后，變頻器運(yùn)行，并開(kāi)啟時(shí)間繼電器0時(shí)間，時(shí)間繼電器0延時(shí)時(shí)間到并檢測(cè)到反饋值超出范圍，則停機(jī)。運(yùn)行過(guò)程中端子27斷開(kāi)，也停機(jī)。
SLC邏輯框圖如下圖：
在Logic Rule 1中，首先根據(jù)位置反饋信號(hào)，判斷當(dāng)前位置是否在正常運(yùn)行位置范圍內(nèi)（整個(gè)機(jī)械行程80%位置內(nèi)）。
在判斷超出設(shè)定位置時(shí)，輸出信號(hào)和設(shè)定的延時(shí)進(jìn)行&邏輯判斷，再結(jié)合當(dāng)前啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行&邏輯判斷，然后輸出1給下一個(gè)流程。
與此同時(shí)，Logic Rule 1判斷27號(hào)端子的狀態(tài)，27號(hào)端子閉合時(shí)，輸出0，相反27號(hào)端子斷開(kāi)時(shí)輸出1。
在Logic Rule 2中根據(jù)Logic Rule 0和Logic Rule 1輸出的信號(hào)判斷是否停機(jī)，斷線時(shí)，擺桿當(dāng)前位置超出設(shè)定的運(yùn)行位置， FC360變頻器會(huì)停止輸出，放卷電機(jī)減速停機(jī)。正常停機(jī)時(shí)斷開(kāi)27號(hào)端子，F(xiàn)C360也會(huì)停止輸出，放卷電機(jī)減速停機(jī)。重新起動(dòng)時(shí)，只有再按一下啟動(dòng)按鈕即可。
實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)在放線架已起動(dòng)而主機(jī)未起動(dòng)時(shí)，為將擺桿控制在50%位置，電機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)輕微的正反轉(zhuǎn)振蕩現(xiàn)象，說(shuō)明高速時(shí)的PID參數(shù)不適用于低速或零速時(shí)的PID調(diào)解。根據(jù)理論低速時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低PID調(diào)解的增益系數(shù)，因此將相關(guān)的參數(shù)P7-43（最小速度時(shí)的增益調(diào)整）設(shè)為40%，問(wèn)題即解決問(wèn)題。
3、應(yīng)用三
1）、工藝要求
a、啟動(dòng)時(shí)，放卷電機(jī)能反轉(zhuǎn)，線纜進(jìn)行預(yù)緊，保持?jǐn)[桿在50%位置穩(wěn)定
b、穩(wěn)定的雙向PID
c、手動(dòng)正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能
d、升降臺(tái)未到下限位禁止運(yùn)行
e、斷線停機(jī)機(jī)制
此要求適用于較大型的放線架。
2）、FC360變頻器接線圖
FC360控制模式（P1-00）采用閉環(huán)過(guò)程控制方式，主給定來(lái)自變頻器本身多段速度當(dāng)前預(yù)置值，反饋信號(hào)來(lái)自擺桿所連接的電位器信號(hào)0-10VDC（端子50、53、55接的電位器），過(guò)程控制反饋源（P7-20參數(shù)）選擇53號(hào)端子，這樣可以實(shí)現(xiàn)PID的雙向作用。
丹佛斯FC360變頻器在過(guò)程控制時(shí)給定是以工程量為單位的，本事例是以%為單位的，這樣就很方便的將擺桿最大位置設(shè)定為100%（對(duì)應(yīng)于擺桿電位計(jì)10VDC）。擺桿50%位置為PID的給定，因此在變頻器參數(shù)P3-10.0中設(shè)置50%，并將P1-62參數(shù)設(shè)為0，在放線運(yùn)行過(guò)程中，擺桿位置將會(huì)穩(wěn)定在50%位置。
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，客戶需要帶有手動(dòng)正反點(diǎn)功能，F(xiàn)C360變頻器具有端子功能可自由定義，定義19號(hào)端子為反轉(zhuǎn)，32號(hào)端子為點(diǎn)動(dòng)。設(shè)置好點(diǎn)動(dòng)速度后，32端子閉合時(shí)，電機(jī)按照設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)速度進(jìn)行正向點(diǎn)動(dòng)，19和32號(hào)端子同時(shí)閉合時(shí)，電機(jī)反向點(diǎn)動(dòng)。
并且該放線架帶有升降臺(tái)，為避免在升降臺(tái)未下降到最低端時(shí)啟動(dòng)放卷電機(jī)而損壞機(jī)械結(jié)構(gòu)。在升降臺(tái)沒(méi)有下降到最低位置時(shí)，KA2不閉合，控制回路斷開(kāi)，啟動(dòng)按鈕按下，變頻器不會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。從而保證升降臺(tái)未下至最低端收卷電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。
斷線停機(jī)功能通過(guò)SLC邏輯輔助完成。SLC邏輯流程圖如下，Logic Rule 0判斷是否符合啟動(dòng)條件，Logic Rule 1判斷是否符合停止條件。
Logic Rule 0判斷是否符合啟動(dòng)條件。在18號(hào)端子和27號(hào)端子同時(shí)閉合時(shí)，經(jīng)過(guò)&邏輯，輸出1給下一流程，在經(jīng)過(guò)OR邏輯判斷輸出1。滿足啟動(dòng)條件，變頻器開(kāi)始運(yùn)行。
Logic Rule 1判斷是否符合停止條件。在運(yùn)行過(guò)程中，如果按下停止按鈕，27號(hào)端子斷開(kāi)，經(jīng)過(guò)邏輯判斷，滿足停機(jī)要求，變頻器將停止輸出。
起動(dòng)時(shí)，由于擺桿處于報(bào)警位置，操作人員需通過(guò)正、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，將擺桿調(diào)整到中間位置，然后才能正常起動(dòng)。
三、 結(jié)束語(yǔ)：
文章中介紹了三種FC360應(yīng)用的實(shí)例，適用于各種規(guī)格的放線架，斷線停機(jī)采用了不同的機(jī)制，操作方式也各不相同。但最后都能完美地控制放卷盤穩(wěn)定運(yùn)行。
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