【正文】 盤組成。顯示屏的作用是可以觀察菜單及其說明、所設定的功能參數(shù)、查詢運行參數(shù)和故障信息。鍵盤是供用戶進行菜單選擇、設定和查 詢功能參數(shù)、向機內(nèi)主控板發(fā)出各種指令的。 國內(nèi)生產(chǎn)變頻器的品牌有：匯川、英威騰、臺達、正弦、四方等；歐美變頻器品牌主要包括： ABB、西門子、丹佛斯、羅克韋爾、艾默生等；其他還有富士三菱、安川、歐姆龍等日本變頻器和韓國變頻器等。值得一提的是，雖然國產(chǎn)變頻器的發(fā)展起步較晚，起點較低，但是經(jīng)過長時間的積累，已經(jīng)在特種、專用變頻器上有了一些成績，但是到目前為止，依然還是歐美變頻器為主流，產(chǎn)品定位高端，占據(jù)中國內(nèi)地大量的份額。 可編程序控制器的應用 可編程序控制器（習慣上簡稱 PLC）是一種以微處理器 為核心的數(shù)字式電子裝置，它能夠存儲各種指令，實現(xiàn)順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和通訊等功能，對工業(yè)設備和過程進行控制可編程序控制器是一種以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，它是在繼電器控制和計算機控制的基礎上發(fā)展而來的一種新型工業(yè)自動控制裝置西門子 S7200 系列 PLC 作為本控制系統(tǒng)的核心，處理本系統(tǒng)所有的控制工作。 人機界面技術(shù)的應用 工業(yè)人機界面 (Human Machine Interface)，簡稱 HMI，也就是工業(yè)觸摸屏，是一種智能化操作控制顯示裝置。作為新一代的智能化顯示和操 作的設備，它畢業(yè)論文 第 26 頁 第 26 頁完全可以替代一些傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中的常見設備，比如按鈕、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、指示燈等。 觸摸屏的主要功能如下：第一、數(shù)據(jù)的輸入與顯示，比如一些模擬量的給定，通過觸摸屏給定相當方便；第二、系統(tǒng)的操作狀態(tài)方面的實時信息顯示，比如可以實時的顯示一些連續(xù)變化的量：溫度、壓力等。如果在觸摸屏上設置觸摸控制元件，則可把觸摸屏作為操作面板進行控制操作；第三、可以進行報警處理以及打印工作；第四、可以對設備狀態(tài)進行監(jiān)控，以曲線或者動畫等形式描繪控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 本控制系統(tǒng)中的變頻器選用西門子公司的 Micro Master 440 型矢量變頻器。德國西門子公司的 Micro Master 440（以下簡稱為 MM440）系列通用變頻器是用于控制三相交流電動機速度的變頻器，有多種型號可供選擇，恒定轉(zhuǎn)矩控制方式時的額定功率范圍為 120W～ 200kW，可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率最高可達 250kW。 MM440 變頻器由微處理器控制，采用目前主流的絕緣柵雙極性晶體管 IGBT（ Insulated Gate Bipolar Transistor）作為功率輸出器件，其可靠性很高并且功能很豐富，比如其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的， 因而降低了電動機運行的噪聲。 MM440 變頻器的保護功能既全面又完善，為變頻器和電動機提供了良好的保護 減速機的應用 減速機是一種可以傳遞動力的裝置，利用大小齒輪咬合之后的轉(zhuǎn)速與齒數(shù)之間的比 較關(guān)系，將電機的速度減小到所需要的速度輸出，并且能夠得到較大的轉(zhuǎn)矩。在目前控制機械和日常生活中，都廣泛的運用了減速機，比如說機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設備；船舶、汽車、機車等交通工具中所用到的減速機構(gòu)；建筑用的重型機具；日常生活中常見的鐘表等需要速度和轉(zhuǎn)矩進行轉(zhuǎn)換的設備。簡而言之，減速機的作用為：降低轉(zhuǎn) 速、增加轉(zhuǎn)矩。減速機的分類：減速機的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。 減速器按照傳動類型可分為齒輪型減速機、蝸輪蝸桿型減速機和行星齒輪型減速機； 按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐－圓柱齒輪減速機；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速機 . 畢業(yè)論文 第 27 頁 第 27 頁行星齒輪減速機主要傳動結(jié)構(gòu)為：太陽輪、行星輪、外齒圈。行星減速機因為結(jié)構(gòu)的原因，單級減速最小為 3，最大一般不超過 10，常見減速比為： 10，減速機級數(shù)一般不超過 3。相對其他減速機，行星減速機具有高剛性，高精度（單級可做到 1 分以內(nèi)），高傳動效率（單級在 97%～ 98%），高的扭矩 /體積比，終身免維護等優(yōu)點。因為這些優(yōu)點，行星減速機多數(shù)是安裝在步進電機和伺服電機上，用來降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。 本控制系統(tǒng)設計中考慮到 2 號切紙輥的轉(zhuǎn)動慣量較大，所需拖動其運行的電機具有較大的輸出扭矩，而具有較大輸出扭矩的伺服電機在造價上是巨大的，因此為伺服電動機配置一臺減速機，所選減速機為行星齒輪型減速機。 切長到 650mm 時候，伺服驅(qū)動器會報 （過電壓）的故 障，不滿足廠家的指定要求（ 600mm）。 IS560AT025I 型號的驅(qū)動器要求的最小制動電阻的電阻為 44 歐姆，功率為 800 瓦。后來更換一個電阻為 50 歐姆，功率為 1000 瓦的制動電阻，相同的送紙速度下，切長可以設定到 620mm 時候報 ，但是驅(qū)動器運行幾分鐘后制動電阻已經(jīng)變的紅熱，時而冒出火花，明顯功率達不到要求。伺服驅(qū)動器正常的母線電壓為 540V，由上面的章節(jié)已知伺服電機在運行過程中要拖動大慣量的切紙輥進行不斷的加減速運動，伺服電機處于持續(xù)發(fā)電狀態(tài)，導致母線電壓會超過 540V，但最大允許為 700～ 800V。根據(jù)如下規(guī)則進行制動電阻的電阻和功率的選型，首先計算制動電阻的阻值： R=U/Ie～2U/Ie=700/16～ 700*2/16=～ （歐姆），其中 U 為制動時候的母線電壓，取 700V， Ie為伺服電機的額定電流 16A，因此確定阻值為 46 歐姆，然后計算制動電阻的功率： P＝ ED%*U2/R=（ ～ ） *7002/46=～ （瓦），其中 ED%為制動使用系數(shù)，取值為 ～ ，因此確定功率為 5000 瓦。安裝電阻為 46 歐姆，功率為 5000 瓦的制動電阻后制動效果良好，達到設計要求。 接近開關(guān)的問題 一開始，安裝好接近開關(guān)之后，要保證接近開關(guān)檢測到信號的位置就是切紙刀的切點位置，這樣切刀每旋轉(zhuǎn)一次都要在切點的位置校正一次切點，避免切點偏移，導致切紙誤差變大。通過顯示參數(shù) H0b03 可以顯示輸入端子 DI 的高低電平狀態(tài)， IS560 驅(qū)動器的 6 個數(shù)字量輸入端子中 DI5 和 DI6 是高速 畢業(yè)論文 第 28 頁 第 28 頁DI，用于接接近開關(guān)采集的原點信號。在更換驅(qū)動器系統(tǒng)之前，系統(tǒng)的軟件版本號是 ，當切紙輥正常 旋轉(zhuǎn)的時候，接近開關(guān)檢測的信號并不能每次都會在參數(shù) H0b03 中顯示，直觀感覺是驅(qū)動器“丟”信號了，即使電機在轉(zhuǎn)速很低的時候（ 30rpm）也不能正確顯示。 為了驗證接近開關(guān)信號的可靠性，把接近開關(guān)接到 PLC 的輸入端子上，輸出端子接到驅(qū)動器上，這時候可以看到 PLC 的輸入端子的指示燈和接近開關(guān)的信號檢測指示燈是同時亮和滅的，但是驅(qū)動器這邊還是之前那樣，因此可知驅(qū)動器顯示參數(shù) H0b03 出現(xiàn)問題，這個問題直到更換驅(qū)動器系統(tǒng)軟件（軟件版本號為 ）之后才得到解決。切點修正參數(shù) H1412=1， 有切點修正功能防止在切紙輥長時間運行之后切點發(fā)生偏移，使切紙誤差增大。后來把用于被接近開關(guān)檢測的鐵片被加工的更窄，有 10mm 左右。 此外，生產(chǎn)車間環(huán)境比較復雜，伺服電動機、編碼器、變頻器的地線沒有接好，現(xiàn)場原先沒有接地裝置，在最開始運行的時候，變頻器對伺服電動機的反饋編碼器信號有干擾作用，使伺服驅(qū)動器報故障，影響生產(chǎn)。后來，做好了接地而且理順了電機線與編碼器線的走線，情況得到改善。 1送紙速度波動大?？赡茈姍C速度不穩(wěn)，或者送紙測長機構(gòu)造成信號不穩(wěn)； 2選型不合理。例如電機速度太低，可能是傳動 比太小造成?；蛘咚俣忍撸绯^了額定轉(zhuǎn)速； 3切刀加減速太劇烈。一般在剪切長度比切刀周長短很多，或者送紙速度很高時出現(xiàn)； 4編碼器安裝不妥。例如與電機不同心、打滑等； 5剪切點信號受干擾。單次剪切周期進來兩個剪切點信號。 現(xiàn)場調(diào)試 增益參數(shù)的調(diào)節(jié) 首先，通過 H0d02（轉(zhuǎn)動慣量辨識功能）對負載的轉(zhuǎn)動慣量進行辨識工作，現(xiàn)場的切紙輥很重，通過辨識之后的慣量比大約為 ，位置環(huán)增益參數(shù) H0802 調(diào)節(jié)到一個較小的數(shù)值， ，當送紙車速較快的時候，可以適當 減小該參數(shù)的值；當送紙車速較慢的時候，可是適當增加該參數(shù)的值。其次，通過后臺軟件監(jiān)控伺服系統(tǒng)的速度波形來調(diào)節(jié)速度環(huán)增益 H0800、速度環(huán)積分時間參數(shù) H0801 的值，原則是往波形光滑的方向調(diào)節(jié)。最終，畢業(yè)論文 第 29 頁 第 29 頁H0800==。 減速機的問題 最初為伺服電機配置了一臺普通齒輪減速機，當時減速機與切刀輥之間有一定的匡量，之后，切紙機斷斷續(xù)續(xù)的運行了將近半年的時間，到車間之后發(fā)現(xiàn)減速機的匡量比半年前更加嚴重，而且減速機的輸出軸與切紙輥的連接部分也出現(xiàn)了松動，在驅(qū)動器 上選擇參數(shù) H0d11（ JOG 功能）使能，按一下啟動按鈕并在較短時間松開的時候甚至能清楚的看到減速機軸轉(zhuǎn)動一下，而切紙輥紋絲不動的現(xiàn)象。在伺服使能，切紙輥找到并定位在原點的時候，切紙輥在原點處晃動很厲害，定位很困難。經(jīng)過分析，原因應該是由于伺服系統(tǒng)的“電子凸輪”運行方式控制伺服電機在運行的時候不斷的進行加減速運動，加速了減速機中齒輪的磨損，造成齒輪的回程間隙變大，齒輪之間的間隙也加速了減速機輸出軸與切紙輥之間連接處的連接鍵的磨損，從而造成減速機與切紙輥之間的匡量。普通齒輪減速機的回程間隙等參數(shù)不能滿足伺服 電機的要求，因此確定需要更換行星齒輪型減速機。 更換行星齒輪型減速機之后，切紙輥的定位非常準確，在原點的位置切刀能夠穩(wěn)定準確的“定住”而不發(fā)生晃動。切紙輥的可控性變好了，排除了由于齒輪間隙造成的一些非線性的不確定的因素。 制動電阻的問題 原系統(tǒng)所配制動電阻的電阻為 88 歐姆，功率為 2021 瓦。當送紙車速在 60m/min， 需要注意的其它問題 出現(xiàn)的問題 （ 1）參數(shù)設置不正確，伺服電機運行不正常。由于編碼器安裝的線數(shù)和位置導致參數(shù) H1301 和 H1303 設置出現(xiàn)錯 誤。 （ 2）驅(qū)動器運行信號的輸入，即檢測送紙速度的編碼器安裝位置不準確，直接影響切紙精度。 （ 3）機械上的問題，即送紙輥的減速機與送紙輥之間的連接軸里面的尼龍棒被磨損變細，連接軸出現(xiàn)松動。 解決方法 （ 1）編碼器的線數(shù)要看清楚，如果編碼器安裝在電機軸上，那么 H1303 主 畢業(yè)論文 第 30 頁 第 30 頁軸周長是實際周長經(jīng)過減速機的變速比的折算之后的值。 （ 2）制作測速輪，將測速輪直接壓在從壓光機出來的紙張上，這樣測出來的速度就是最接近于紙張的實際速度。注意：測速輪的直徑越小、編碼器的線數(shù)越高，測速精度越高，切紙精度就越 高。 （ 3）解決辦法是重新加工尺寸合適的尼龍棒，避免連接軸晃動，并且每個一段時間就要更換一次尼龍棒。 畢業(yè)論文 第 31 頁 第 31 頁致謝 值此我論文完成之際，衷心感謝我的導師龔木容教授幾個月來嘔心瀝血的培養(yǎng)！ 導師嚴謹?shù)目蒲兴悸?、實事求是的治學態(tài)度、淵博的學識、敬業(yè)的精神、對科研工作敏銳的洞察能力是我永遠學習的楷模。幾個月來，導師不僅在學術(shù)上給予精心指導，生活上也得到了導師悉心的幫助。在此再次謹向?qū)煆堓x教授致以最誠摯的謝意！ 衷心感謝亞太森博（山東）漿紙有限公司高旺、騰以輝師傅、師傅等在我論文完成過程中提供的許多有益的 幫助！ 特別感謝亞太森博（山東）漿紙有限公司侯國軍主任，莊嚴工程師！他們在論文完成過程中給予了我很大的幫助！ 作者：相恒禎 2021 年 4 月 畢業(yè)論文 第 32 頁 第 32 頁