分条机改造方案及调试总结

         近日，我司在佛山南海xx金属复合材料公司改造了一台分条机，改造效果较为理想。经改造后，分条全程张力稳定，操作简单，不需人为调节张力，分条出来的产品端面平整，尺寸误差小，满足客户要求。

一、设备原状

        设备在改造前的现状如下图所示，铝板（该公司的分条机主要用于铝板分条）从放卷辊出来后在经过切刀辊处纵切成若干条铝条后收卷到收卷辊上。其收放卷分别采用磁粉离合器控制和通用变频器控制，压辊起张力隔断作用，收放卷的张力分别由压辊前后的磁粉控制。收卷变频器工作在速度控制模式下，这样，在不调节收卷电机速度的情况下，随着收卷卷径的逐渐变大，整机的线速度会越来越快，而磁粉离合器在高速场合下张力控制不稳，分条出来的铝条幅宽误差范围较大（50个丝），端面粗糙不平，甚至出现铝条跑偏现象，所以在分条过程中需要人为的进行减速。这样，不仅设备无法实现高速分条，而且对操作工的要求较高，不同的操作工生产出来的产品质量不一样，生手的操作工做出来的产品合格率较低。这对厂家来说不仅生产效率低，而且还造成了资源浪费。改造前，该设备已经无法正常生产。

三、改造方案

      根据客户的要求以及设备的状况，我们提出采用以汇川MD330卷曲变频器为中心的恒张力控制方案。系统的传动示意图如下：放卷部分不做改动，仍然使用磁粉离合器控制；在原压辊处加入主牵引电机，采用汇川MD380变频器驱动，用于控制整机的工作速度；而收卷辊采用汇川MD330张力变频器驱动，用于收卷端的恒张力控制。

四、方案说明

系统的电气原理示意图如下：

1、主引使用汇川通用变频器MD380驱动，工作在开环矢量速度模式控制下，控制分条机的运行速度，用电位器R1来调节速度的大小，其AO1端口作为运行频率的输出，作为收卷变频器的线速度给定；

2、收卷辊使用汇川张力专用变频器MD330驱动，工作在张力开环转矩控制模式下，该工作模式下，电机需安装编码器。MD330是一种可以实现恒张力控制的变频器，变频器通过接收来自主牵引MD380变频器AO1端口输出的线速度信号后进行内部的计算，可以获得料卷的实时卷径，通过算出的卷径控制变频器的输出力矩来获得恒张力控制。系统的收卷张力通过电位器R2来调节；

3、MD330变频器为了避免在收卷时出现菜心状（尤其是薄膜和纸张），在内部计算时加入了一定的锥度计算，张力会随着卷径的变大而相应的衰减，这会是分条后的产品幅宽随着卷径的变大而越来越宽，为了避免这种情况，PLC通过通讯的方式从MD380读取料卷的当前卷径，然后根据卷径的逐渐变化线性的补偿这一部分衰减的张力，使张力保持恒定。

五、主要参数的计算

主牵引部分：电机n=1460，50Hz，传动比i=10，辊径D=175mm
收卷部分：电机n=1460，50Hz，传动比i=15，初始卷径D=165mm
1、最大线速度Vmax=π×n×d/i=3.14×1460×0.175/10=80.227m/min；
2、收卷最大张力Fmax=9550×P×i/(n×Rmax)=9550×11×15/（1460×0.5）=2158.56N；
3、收卷运行的最高频率=Vmax×p×i/（π×D×60）=80.227×2×15/（3.14×0.165×60）=77.43Hz;

4、卷径计算最低线速度=15%Vmax=15%×80.227=12.03m/min；

六、调式过程

1、设置变频器F1组参数，分别对两电机进行调谐，在对收卷电机进行调谐时，电机出现抖动现象且无法提速，调换编码器AB两相的接线后重新调谐后，电机运行正常；
2、将MD330收卷变频器设为转矩模式，用手握收卷轴，通过改变给定转矩的大小可以明显感觉电机输出扭矩也跟着变化，转矩控制正常；
3、将MD330设为张力开环转矩控制模式，设置FH组参数后即拉料试机；
4、采用800m的铝卷进行试机，分切出来的铝条幅宽在误差范围内且端面平整，达到客户的要求，对操作工进行培训后即离开现场；
5、客户在试生产过程中，试生产用的是2500m的铝卷，据客户反映，在分条至约1000m处，铝条幅宽明显变大，端面也不平整，层次感分明。来到现场测得产品幅宽如表1；

6、考虑到之前因操作工操作不当出现飞车现象且收卷端有铝板有明显抖动现象，可能导致编码器松动而造成张力控制不准，于是让林工在编码器连接轴两端上些螺丝胶来固定；
7、在上了螺丝胶24小时后再次来到现场，经过查看变频器的电流和现场对编码器联轴器两边画线定位的方法，确定编码器与电机的连接没有问题后，重新拉料试机，经过测量，铝条幅宽误差依然过大且端面不平；
8、在排除了编码器的问题后，经现场观察，放卷部分张力控制不稳，抖动明显，考虑到主牵引处压辊包角较小，可能张力隔断效果不好使放卷部分的张力对收卷部分的张力造成了影响，于是在牵引处改变了过渡方式，让包角变大，改善张力隔断的效果。经重新拉料试机，虽然效果较之前有一点的改善，但问题还是存在；
9、在排除了编码器和张力隔断的问题后，我们推测MD330的张力计算可能已经加入了一定的锥度计算使张力随着卷径的变大相应的减小，就该推想咨询了汇川公司相关的开发人员并得到了肯定的答复；
10、针对这种张力减小的情况，我们采用PLC来做张力补偿，PLC通过通讯的方式读取收卷的卷径，然后根据卷径的变化做出响应的张力提升，来补偿由于锥度计算后减去的那一部分张力，经过现场的调试，在卷径600左右幅宽明显处已超出20个丝，所以在卷径550时开始张力补偿，取张力补偿值为30%，铝卷在走到200m处误差再次超过20个丝，此时把张力补偿值加到30%，铝卷幅宽再次回到误差范围内；
11、按照上面调试得到的补偿起始位置550和张力补偿值30%，换卷后重新收卷，这次测得铝条的幅宽如表2，分条的效果得到明显的改善，分条幅宽误差控制在20个丝以内，端面较之前明显平整，达到客户的要求。

七、改造效果

据回访，该设备工作正常，因工艺要求，目前生产速度为60m/min（最高可达80m/min），速度较改造前提高了50%，且分条幅宽误差在20个丝以内，整体端面平整。
       

更多项目改造情况，请资询400-0088-976 ，广州万纬十一年工控行业经验