摘 要：本文主要介绍台达VE变频器力矩方式的设定方法，以及在铝箔纸压花机上的实际
调试步骤和使用效果。
关键词：铝箔纸压花机 力矩 VE变频器台达
1 引言
铝箔纸压花机是针对纸张深加工而开发研制生产的一种高科技设备，主要用于各种纸张、印后纸张、铝箔纸等材料的压花、分切及复卷 ，广泛地应用于印前、印后纸张等材料的深加工工业。压花形式为气压式卧压辊压花 ，花纹深度一致； 花辊可根据需要随时更换花型；收放卷有采用磁粉离合器及制动器方式，也有采用变频器控制的方式，操作十分简便，整机张力高度恒定控制。铝箔纸压花机整机参见图1。
图1 铝箔纸压花机外形图
2 压花工艺原理
原料为圆柱状铝箔纸压花卷材安装到放卷辊上，卷材通过雕花滚筒模具的压制，将事先要求的图案压在铝箔纸上，然后通过收卷辊收卷成为圆柱形成品。成品卷取采取的方式是通过台达DOPA58CSTD触摸屏来设置初始力矩（放卷变频器以及收卷变频器），然后依靠PLC（台达DVP16ES00R）编程设计规划好的程序来检测线速度以及收放卷卷径的大小，通过卷径的不同变化来改变给定变频器的速度控制信号，补偿卷径变化引起的力矩变化，实现恒转矩成品卷曲。收卷变频器和放卷变频器工作在转矩控制模式，压花变频器工作在开环矢量模式。原理示意图如图2所示。
图2 卷取原理示意
3 台达力矩变频电气设计
客户处的铝箔纸压花机设计时的最高线速度160米/分，台达推出的VE系列变频器功能和性能上完全能够实现恒转矩控制，通过调整参数以后机器已经能够正常运行，并且效果让客户也很满意。
3.1 电机规格
力矩放卷电机：ABB QABP160M6A 380V/17.9A/5-50HZ恒转矩50-100恒功率/7.5kw，电机风扇380VAC，电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。 压花电机：曲阜金升电机 380V/11.5A/50HZ/5.5KW/4极/5-50HZ恒转矩50-100恒功率，电机风扇380VAC
力矩收卷电机：ABB QABP132M4A 380V/7.5KW/15.8A/50HZ/5-50HZ恒转矩50-100恒功率，电机风扇380VAC，电机轴端编码器+12V/A/B/512ppr。
3.2 台达恒转矩传动控制系统配置
台达触摸屏DOPA58CSTD；
PLC台达DVP16ES00R（配套扩展4DA/4AD模块）；
放卷变频器VFD075V43A-2（配套制动电阻780W/75ohm）；
收卷变频器VFD075V43A-2（配套制动电阻780W/75ohm）；
压花变频器VFD055V43A-2（配套制动电阻520W/100ohm）。
3.3电气原理设计
电气原理参见图3：电气接线图。
图3 电气接线图
4 VE系列变频器力矩控制参数
4.1变频器参数的设置过程
（1）收卷变频器的参数设置
将变频器带空电机作VF运行，并且察看电机运行状态（输出电压/输出电流/实际转速）：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
01-01
|
0101H
|
Motor1 Fbase
|
Hz
|
50.00
|
|
|
01-02
|
0102H
|
Max Out-Volt 1
|
V
|
380.0
|
|
|
|
10-00
|
0A00H
|
Encoder pulses
|
|
512
|
|
|
10-01
|
0A01H
|
PG input setting
|
|
1
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
将变频器指令频率设置到50hz，察看r状态为+1490rpm。
将电机参数写入到变频器对应参数：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
05-01
|
0501H
|
Motor1 Rated A
|
Amps
|
15.80
|
|
05-02
|
0502H
|
Motro1 Rated P
|
Kw
|
7.50
|
|
05-03
|
0503H
|
Motor1 Rated
|
RPM
|
1490
|
|
05-04
|
0504H
|
Motor1 Poles
|
|
4
|
做电机自整定，并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG，运行看是否正常；
电机动态整定后电机参数如下表：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
05-05
|
0505H
|
Motor1 No-Load
|
Amps
|
6.75
|
|
05-06
|
0506H
|
Motor1 Rs
|
ohm
|
1.160
|
|
05-07
|
0507H
|
Motor1 Rr
|
ohm
|
0.968
|
|
05-08
|
0508H
|
Motor1 Lm
|
mH
|
186.1
|
|
05-09
|
0509H
|
Motor1 Lx
|
mH
|
18.2
|
调整控制方式并且从0-50hz运转，察看电机状态正常（输出电压/输出电流/电机转速）
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
00-10
|
000AH
|
Control Method
|
|
3
|
控制方式改为转矩控制TQR+PG，并且调整相应的转矩参数以及外部端子功能：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
00-10
|
000AH
|
Control Method
|
|
4
|
|
|
|
00-20
|
0014H
|
Source of Freq.
|
|
2
|
|
|
00-21
|
0015H
|
Source of Oper.
|
|
1
|
|
|
01-00
|
0100H
|
Max Output Freq.
|
Hz
|
70.00
|
|
|
01-12
|
010CH
|
1st Accel Time
|
sec
|
8.00
|
|
|
01-13
|
010DH
|
1st Decel Time
|
sec
|
12.00
|
|
|
03-01
|
0301H
|
ACI Selection
|
|
2
|
|
|
03-12
|
030CH
|
ACI/AVI2 SEL
|
|
1
|
|
|
07-21
|
0715H
|
SOURCE OF TQR
|
|
2
|
|
|
07-24
|
0718H
|
Speed Limit Sel.
|
|
1
|
（2）放卷变频器的参数设置
将变频器带空电机作VF运行，并且察看电机运行状态（输出电压/输出电流/实际转速）：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
01-01
|
0101H
|
Motor1 Fbase
|
Hz
|
50.00
|
|
|
01-02
|
0102H
|
Max Out-Volt 1
|
V
|
380.0
|
|
|
|
10-00
|
0A00H
|
Encoder pulses
|
|
512
|
|
|
10-01
|
0A01H
|
PG input setting
|
|
2
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
将变频器指令频率设置到50hz，察看r状态为+995rpm。
将电机参数写入到变频器对应参数：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
05-01
|
0501H
|
Motor1 Rated A
|
Amps
|
17.90
|
|
05-02
|
0502H
|
Motro1 Rated P
|
Kw
|
7.50
|
|
05-03
|
0503H
|
Motor1 Rated
|
RPM
|
995
|
|
05-04
|
0504H
|
Motor1 Poles
|
|
6
|
做电机自整定，并且将控制方式更改为向量控制FOC+PG，运行看是否正常；
电机动态整定后电机参数如下表：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
|
05-05
|
0505H
|
Motor1 No-Load
|
Amps
|
11.74
|
|
|
05-06
|
0506H
|
Motor1 Rs
|
ohm
|
1.027
|
|
|
05-07
|
0507H
|
Motor1 Rr
|
ohm
|
0.669
|
|
|
05-08
|
0508H
|
Motor1 Lm
|
mH
|
102.5
|
|
|
05-09
|
0509H
|
Motor1 Lx
|
mH
|
16.2
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
调整控制方式并且从0-50hz运转，察看电机状态正常（输出电压/输出电流/电机转速）
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
00-10
|
000AH
|
Control Method
|
|
3
|
控制方式改为转矩控制TQR+PG，并且调整相应的转矩参数以及外部端子功能：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
|
00-10
|
000AH
|
Control Method
|
|
4
|
|
|
00-20
|
0014H
|
Source of Freq.
|
|
2
|
|
|
00-21
|
0015H
|
Source of Oper.
|
|
1
|
|
|
01-12
|
010CH
|
1st Accel Time
|
sec
|
12.00
|
|
|
01-13
|
010DH
|
1st Decel Time
|
sec
|
8.00
|
|
|
02-01
|
0201H
|
Multi-Fun Input1
|
|
39
|
|
|
03-01
|
0301H
|
ACI Selection
|
|
2
|
|
|
03-12
|
030CH
|
ACI/AVI2 SEL
|
|
1
|
|
|
07-21
|
0715H
|
SOURCE OF TQR
|
|
2
|
|
|
07-24
|
0718H
|
Speed Limit Sel.
|
|
1
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
由于放卷变频器工作时输出转矩方向与转速方向相反，所以将外部端子MI1设置为39功能转矩命令方向。
（3）压花变频器的参数设置
将变频器带空电机作VF运行，并且察看电机运行状态（输出电压/输出电流/实际转速）：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
01-01
|
0101H
|
Motor1 Fbase
|
Hz
|
50.00
|
|
01-02
|
0102H
|
Max Out-Volt 1
|
V
|
380.0
|
将电机参数写入到变频器对应参数：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
05-01
|
0501H
|
Motor1 Rated A
|
Amps
|
11.50
|
|
05-02
|
0502H
|
Motro1 Rated P
|
Kw
|
5.50
|
|
05-03
|
0503H
|
Motor1 Rated
|
RPM
|
1470
|
|
05-04
|
0504H
|
Motor1 Poles
|
|
4
|
05-03为估测值。
做电机自整定，并且将控制方式更改为向量控制SVC，运行看是否正常；
电机动态整定后电机参数如下表：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
05-05
|
0505H
|
Motor1 No-Load
|
Amps
|
|
|
|
05-06
|
0506H
|
Motor1 Rs
|
ohm
|
2.011
|
|
|
05-07
|
0507H
|
Motor1 Rr
|
ohm
|
1.430
|
|
|
05-08
|
0508H
|
Motor1 Lm
|
mH
|
296.7
|
|
|
05-09
|
0509H
|
Motor1 Lx
|
mH
|
29.2
|
调整控制方式并且从0-50hz运转，察看电机状态正常（输出电压/输出电流）：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
00-10
|
000AH
|
Control Method
|
|
2
|
调整相应的参数以及外部端子功能：
|
Pr. No
|
MODBUS
|
Description
|
Unit
|
Data
|
|
|
|
00-20
|
0014H
|
Source of Freq.
|
|
2
|
|
|
00-21
|
0015H
|
Source of Oper.
|
|
1
|
|
|
01-10
|
010AH
|
Upper Bound Freq
|
Hz
|
40.00
|
|
|
05-25
|
0519H
|
Slip Comp Gain
|
|
1.00
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
如果运转过程中出现力矩不足问题，可以将参数05-25改为2。
4.2 运转状态纪录（线速度设定为160）
（1）收卷卷径最小时（76mm）：
|
|
F（hz）
|
H（hz）
|
U（VDC）
|
A（A）
|
7-20转矩命令（%）
|
|
收卷电机
|
58.65
|
16.32
|
561
|
6.82
|
8.8
|
|
放卷电机
|
41.89
|
2
|
562
|
13.1
|
-43
|
|
压花电机
|
41.84
|
40.21
|
560
|
4.6
|
|
（2）收卷卷径最大时（1000mm）：
|
|
F（hz）
|
H（hz）
|
U（VDC）
|
A（A）
|
7-20转矩命令（%）
|
|
收卷电机
|
70
|
7.3
|
555
|
7.87
|
32.1
|
|
放卷电机
|
50
|
3.3
|
555
|
12.19
|
-24.6
|
|
压花电机
|
50
|
40.19
|
552
|
4.3
|
|
根据测试数据，不论是控制收卷，放卷还是压花的变频器，在满卷和空卷的整个工作的过程中，输出电流都在变频器额定电流以内，母线电压也处于很安全的范围，变频器应该能够长期工作。
5 结束语
经过长期运行设备运行稳定，VE变频器在功能和性能上完全能够满足铝箔纸压花机的力矩控制要求；力矩控制无论在启动，停止还是在运行过程中输出都非常稳定，无抖动现象，效果达到设计要求，项目具有在纸张、纺织、线材等卷取类设备电气传动领域推广应用前景。
|
