一、   引言

      在造紙生產(chǎn)過程中，復(fù)卷是卷筒紙生產(chǎn)的最后一道工序，用于質(zhì)量檢驗的機(jī)械設(shè)備，它將印刷好的材料重新復(fù)卷一遍查找次品，發(fā)現(xiàn)次品后人為按下記憶，系統(tǒng)會自動減速停車并調(diào)頭慢速搜尋到次品處停下人工進(jìn)行裁剪。復(fù)卷機(jī)是形成成品紙卷品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵部分。

 

二、復(fù)卷機(jī)工藝簡介

1、復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)

      復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)可化為四個大的部分：退紙部，縱切部，復(fù)卷部，和卸紙臺。

      復(fù)卷部由前底輥、后底輥、壓紙輥組成，前、后底輥分別使用變頻器控制，壓紙輥使用液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

      退紙部也單獨(dú)配一臺電機(jī)，由變頻器控制，為了精確控制張力，還配有張力傳感器或者調(diào)節(jié)輥。

      縱切部由可以氣動控制的幾把圓刀組成，每把圓刀由一臺電機(jī)控制，圓刀電機(jī)的速度一般要比紙的速度快10%到20%左右。

      卸紙臺的作用是將紙從兩底輥上卸下來，并將紙卷分開，然后使用輸送鏈送到包裝部?，F(xiàn)代化的卸紙臺多采用液壓控制，這也是壓紙輥也越來越多的采用液壓控制的原因：一是方便，可以合用一個液壓泵；二是控制精度高。

圖1：復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)圖

 

2、復(fù)卷機(jī)控制要求

成品紙卷的質(zhì)量指標(biāo)是：具有足夠的硬度，而且內(nèi)緊外松、徑向硬度分布均勻，以保證紙卷在運(yùn)輸、儲存過程中不變形、不崩裂，在加工設(shè)備上能平穩(wěn)運(yùn)行。因此，不同的紙種對復(fù)卷出的成品紙卷的質(zhì)量指標(biāo)不同，因此它們對復(fù)卷機(jī)自動控制系統(tǒng)的要求也是不同的。

在復(fù)卷過程中，紙幅從退紙卷上引出，繞過導(dǎo)紙輥、舒展輥，通過固定位置的縱切機(jī)構(gòu)，從機(jī)臺下面送入紙幅使其繞過后底輥，然后卷在卷紙軸上，如圖1所示：

（1）退紙輥控制要求

退紙輥主要控制要求是控制張力，運(yùn)行前有一定的靜止張力，并且在生產(chǎn)中還要根據(jù)母卷的質(zhì)量適當(dāng)提高和降低復(fù)卷張力，以減少紙幅斷頭率。

（2）前、后底輥控制要求

前、后底輥是復(fù)卷力的主要產(chǎn)生者。當(dāng)兩底輥有轉(zhuǎn)矩差時，就產(chǎn)生了復(fù)卷力，要求隨著紙卷直徑增大而逐漸減小。復(fù)卷力的大小決定了紙卷緊度的大小，提高復(fù)卷力可以增加紙卷的緊度。在加速過程中，需要提高復(fù)卷力來補(bǔ)償因加速引起的紙頁松弛。在減速過程中，需要減小復(fù)卷力來減小因制動而引起的紙頁增緊的影響。

在生產(chǎn)中，一般情況下，復(fù)卷力是根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的復(fù)卷力曲線自動控制的，操作人員無需更改，張緊紙卷的預(yù)定效果就能達(dá)到。

（3）壓紙輥控制要求

壓紙輥的作用是保持紙卷在復(fù)卷過程中對底輥的正壓力恒定，保證復(fù)卷力的精度。在復(fù)卷的開始階段，它給紙卷一個很大的壓力，隨著紙卷直徑變大，它施與紙卷的壓力逐漸變小，當(dāng)卷徑達(dá)到一定值時，壓紙輥所提供的載荷為零，此時，它僅作為維持紙卷位置的設(shè)備存在。壓紙輥裝有一個位置測量裝置，可提供壓紙輥位置和紙卷直徑，隨著紙卷直徑的增加，壓紙輥壓力會沿著設(shè)定的程序曲線發(fā)生變化。壓紙輥的壓力控制程序必須根據(jù)紙張質(zhì)量和最終直徑進(jìn)行選擇。和底輥的控制一樣，壓紙輥壓力是根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的壓力曲線自動控制的，操作人員無需更改。

 

三、采用變頻器控制方案

1、變頻器選型

根據(jù)現(xiàn)場復(fù)卷機(jī)的前底輥、前底輥、退紙輥配置電機(jī)參數(shù)，推薦的變頻器型號如下表。

名稱	電機(jī)額定功率	變頻器型號	額定功率	額定電壓	額定輸出電流	數(shù)量	備注
前底輥	45kW	KE600-110G-T4	110KW	3AC 380V	210A	1臺	配置制動單元及剎車電阻
前底輥	45kW
退紙輥	55kW	KE600-055G-T4	55KW	3AC 380V	110A	1臺

 

2、控制方式

 

 

   （1）、底輥控制方

      現(xiàn)場復(fù)卷機(jī)的前底輥、后底輥由兩臺電機(jī)組成，控制收卷，采用一臺變頻器做同步控制，工作過程中后前底輥、后底輥始終為恒速度控制。為了提高控制精度，在其中一臺電機(jī)上加裝編碼器，做閉環(huán)矢量控制。PLC系統(tǒng)給出速度控制信號、起停信號（跟退紙輥變頻器同步）、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動信號給變頻器進(jìn)行控制，對于速度控制信號必須根據(jù)紙卷直徑逐漸變大，給出信號逐漸變小，即是前底輥、后底輥的轉(zhuǎn)速必須隨著卷直徑逐漸變大，而逐漸減速運(yùn)行，底輥轉(zhuǎn)速控制的原理和壓紙輥壓力控制原理是一樣的。由于需要快速停車，因此，需要增加制動單元及剎車電阻（所有電阻并聯(lián)）。詳情見上圖。

   （2）、退紙輥控制方案

      現(xiàn)場復(fù)卷機(jī)的退紙輥由一臺電機(jī)組成，控制放卷，采用一臺變頻器做恒速度（張力）控制。為了提高控制精度，在電機(jī)上加裝編碼器，做閉環(huán)矢量控制。PLC系統(tǒng)給起停信號（跟底輥變頻器同步）、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動信號等給變頻器進(jìn)行控制。退紙輥的恒速度（張力）控制，是通過采用現(xiàn)場張力輥的張力變化，反饋給變頻器的PID控制系統(tǒng)，即是變頻器模擬輸入AI1接張力輥反饋信號（4～20mA），將期望張力穩(wěn)定值設(shè)定為PID給定值。 變頻器運(yùn)行過程中始終將反饋信號與給定值做比較，PID控制器根據(jù)其差值自動運(yùn)算，

      再與底輥變頻器的當(dāng)前同步速度（模擬量AI2輸入）進(jìn)行疊加， 改變變頻器的輸出頻率以調(diào)節(jié)退紙輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證張力輥的穩(wěn)定，從而達(dá)到恒張力的控制。由于需要快速停車，因此，需要增加制動單元及剎車電阻（所有電阻并聯(lián)）。詳情見上圖。

   （3）、壓紙輥控制方案

      壓紙輥采用壓力曲線控制，從壓力曲線中讀取該紙卷直徑對應(yīng)的壓力輸出，通過電液比例放大器控制液壓系統(tǒng)閥門，使壓紙輥對紙卷的壓力跟隨壓力曲線變化。

      通過編碼器測出紙卷轉(zhuǎn)一周時，其紙卷直徑增大多少，PLC系統(tǒng)通過以下的公式，計算壓紙輥壓力曲線得出應(yīng)給的壓力值。

 

3、其他說明

   （1）、KE600變頻器只支持兩種PG卡，詳情見KE600說明書第154頁。

名稱	輸入類型	電源	是否支持分頻輸出
OC PG卡	開路集電極信號	+15V	是
差分PG卡	差分信號	+5V	是

   （2）、確保編碼器安裝與電機(jī)同軸，編碼器應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽線在電機(jī)側(cè)單端接地。PG卡的接線形式應(yīng)與編碼器的輸出方式對應(yīng)。

   （3）、二臺變頻器均工作于矢量控制模式，必須輸入正確的電機(jī)名牌參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)。

 

 

四、參數(shù)設(shè)置

1、自學(xué)習(xí)

由于需要采用有PG矢量控制，變頻器控制性能的優(yōu)劣基于電機(jī)模型的精確程度， 因此在首次運(yùn)行電機(jī)前，需要對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)：請盡量讓電機(jī)和負(fù)載完全脫開（空載運(yùn)行），這樣自學(xué)習(xí)后，在有PG矢量控制性能更好。

       （1）、將功能參數(shù)P0-02=0（鍵盤操作）、P0-01=2（有PG矢量控制），其他參數(shù)請按出廠參數(shù)。

       （2）、將功能參數(shù)PP-02=01，調(diào)出UO參數(shù)組，旋轉(zhuǎn)電機(jī)，監(jiān)視U0-14（負(fù)載速度顯示）是否有數(shù)值變化，否則，PG卡接線錯誤。

       （3）、然后請按電機(jī)銘牌參數(shù)輸入下面的參數(shù)：

                   P1-00= XX      電機(jī)類型選擇                P1-01=XXX    電機(jī)額定功率

 

                   P1-02= XXX     電機(jī)額定電壓               P1-03=XXX    電機(jī)額定電流

 

                   P1-04= XXX     電機(jī)額定頻率               P1-05=XXXX   電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

 

                   P1-28= XXX     編碼器線數(shù)                  P1-30= 0   ABZ增量編碼器相序

 

       （4）、如果電機(jī)和負(fù)載完全脫開，則將功能參數(shù)P1-11設(shè)置為2（電機(jī)參數(shù)全面自學(xué)習(xí)）。如果電機(jī)和負(fù)載不能脫開，則將功能參數(shù)P1-11設(shè)置為1（電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)）。然后按鍵盤面板上RUN鍵，變頻器會自動算出電機(jī)的下列參數(shù)：

                   P1-06：電機(jī)定子電阻      

 

                   P1-07：電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻                  

 

                   如采用“電機(jī)參數(shù)全面自學(xué)習(xí)”，則自動算：  

 

                   P1-08：電機(jī)漏感抗              

 

                   P1-09：電機(jī)互感抗        

 

                   P1-10：電機(jī)空載電流

      當(dāng)變頻器P1-11設(shè)置為“2”或“1”確定后，鍵盤面板顯示“FUNE”表示進(jìn)入自學(xué)習(xí)狀態(tài)了，然后按鍵盤面板上RUN鍵，鍵盤面板上“RUN”指示燈亮，表示在自學(xué)習(xí)中（P1-11設(shè)置為“2”時電機(jī)會轉(zhuǎn)動），當(dāng)鍵盤面板上“RUN”指示燈滅了，鍵盤面板顯示“50.00”時，表示自學(xué)習(xí)已完成。

      如在自學(xué)習(xí)中，報出“E-20”故障，則將P1-30設(shè)置為 1，再自學(xué)習(xí)一次。

 

2、設(shè)置功能參數(shù)

用戶在使用時，無需做過多的復(fù)雜設(shè)置，僅需要根據(jù)實際使用現(xiàn)場做簡單的參數(shù)修改即可。具體的參數(shù)設(shè)置如下表：

    （1）底輥變頻器參數(shù)設(shè)置

功能碼	設(shè)定值	功能
P0-01	2	控制模式：有PG矢量控制
P0-02	1	端子命令通道
P0-03	1	模擬量AI1設(shè)定
P0-17	50	加速時間（加速需要快時，則減小該參數(shù)，過小容易報故障保護(hù)）。
P0-18	50	減速時間（減速需要快時，則減小該參數(shù)，過小容易報故障保護(hù)）。
P4-00	1	D1端子功能：正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P4-02	4	D3端子功能：正轉(zhuǎn)點(diǎn)動
P4-03	5	D4端子功能：反轉(zhuǎn)點(diǎn)動
P4-13	XXX	AI1模擬量通道最小輸入；當(dāng)PLC給定0轉(zhuǎn)時，如變頻器顯示頻率不為0時，則加大該參數(shù). 如是4-20 mA  ，則設(shè)置2V，對應(yīng)4mA。注意：將控制板上J1跳線跳到電流檔上。
P4-15	XXX	AI1模擬量通道最大輸入；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，則減小該參數(shù)，反之,放大該參數(shù).
P5-07	0	AO1模擬量輸出功能選擇

 

   （2）、退紙輥變頻器參數(shù)設(shè)置

功能碼	設(shè)定值	功能
P0-01	2	控制模式：有PG矢量控制
P0-02	1	端子命令通道
P0-03	8	PID控制設(shè)定
P0-04	3	模擬量AI2設(shè)定
P0-07	01	A+B主輔運(yùn)算結(jié)果
P0-10	70	最大輸出頻率（收卷機(jī)運(yùn)行50HZ時，放卷機(jī)在空盤時需要運(yùn)行頻率）
P0-12	70	上限頻率
P0-17	1	加速時間1
P0-18	1	減速時間1
P4-00	1	D1端子功能：正轉(zhuǎn)運(yùn)行
P4-02	4	D3端子功能：正轉(zhuǎn)點(diǎn)動
P4-03	5	D4端子功能：反轉(zhuǎn)點(diǎn)動
P4-13	XXXX	AI1模擬量最小輸入，
P4-15	XXXX	AI1模擬量最大輸入，
P4-17	0．01	AI1濾波時間
P4-18	XXXX	AI2模擬量最小輸入
P4-22	0．01	AI2濾波時間
P8-13	0	反轉(zhuǎn)控制使能
P9-05	4	過流失速增益
PA-01	XXXX	PID鍵盤給定
PA-05	5	比例增益Kp1