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深圳市英威騰電氣股份有限公司

1　項目介紹

佛山某造紙機械制造公司，主要產(chǎn)品有涂布機、分切復(fù)卷機、涂料制備系統(tǒng)、離型原紙、無碳復(fù)寫紙加工等，此項目為分切復(fù)卷機新設(shè)計機型。在性能達到國外同類設(shè)備的性能前提下，盡可能降低成本。客戶希望方案可靠，調(diào)試簡單，同時能夠節(jié)約機械成本、人工成本和維護成本。

2　解決方案

（1）分切復(fù)卷機是將造紙廠生產(chǎn)的原紙進行第二次復(fù)卷，分切成日常生活紙張的半成品, 為保證紙張在復(fù)卷過程中在不被拉斷的同時保持一定的張力，傳統(tǒng)中高端的分切復(fù)卷機一般采用速度精度較高的變頻器加上擺棍等傳感器保持紙張的張力，但是機械結(jié)構(gòu)還是很復(fù)雜。

（2）高速分切復(fù)卷機的電氣傳動系統(tǒng)需要電機運行速度精度高，轉(zhuǎn)速平穩(wěn);為保證設(shè)備的生產(chǎn)效率，需要加減速時間不超過40S；為保證安全，緊急停車時間不超過10S；而且在緊急停車過程中不斷紙張，因此對變頻器的轉(zhuǎn)速精度與硬件都是極高的考驗。

（3）前期的機型設(shè)備牽引輥是通過兩根棍子壓住紙張，新的機型設(shè)備是通過皮帶連接帶動三個橡膠輥進行牽引,且增加了一個放卷電機，通過變頻器進行張力控制。

2.1　工作原理介紹（如圖1所示）

放卷側(cè)裝上寬度較大的紙卷，經(jīng)過牽引軸，然后由多片閘刀將寬紙張切成幾段寬度的紙張，并將分切后的紙張通過滾筒引導(dǎo)分別卷在兩端的轉(zhuǎn)筒上，即有兩臺收卷控制電機，一臺牽引控制電機，一臺放卷電機，跟隨牽引軸保反向持一定張力放卷，四臺變頻器供直流母線，防止母線過壓。變頻器有三項輸入電源，共直流母線，共同使用一個制動電阻。

圖1 工作原理介紹

2.2　方案說明

在本方案中， 材料放卷采用的是速度控制（VC，有 PG 矢量控制技術(shù)）， 通過張力輥（通過汽缸傳授張力）反饋材料張力的瞬態(tài)變化，來實時調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)放卷的恒線速度及恒張力的控制，該分切機材料的放卷直徑變化范圍為98mm~600mm，在材料滿卷實現(xiàn)分切加工時，放卷速度很低（運行頻率在4Hz左右），此時，負載最重，需要電機有非常優(yōu)秀的低速轉(zhuǎn)矩輸出能力。另外，該系統(tǒng)要求變頻器能夠控制電機實現(xiàn)0速度張力保持功能，靜態(tài)自收緊功能等。

牽引及切刀的控制，在方案中采用速度控制（SVC，無PG矢量控制技術(shù)），牽引及切刀的控制，決定了整個分切機的加工車速，在加工線速度達到250米/分鐘時，變頻器的運行為60Hz左右，加工速度的設(shè)定方式采用電位器給定。

收卷部分，由兩個收卷輥組成，同時對分切后的材料進行卷繞，本系統(tǒng)允許的卷繞直徑變化范圍為98mm~600mm（與放卷相同），無張力反饋回路，系統(tǒng)要求采用恒張力完成收卷控制。如圖2所示。

一種紙的收卷效果

一種紙的放卷效果

雙膠紙的收卷效果（A4紙）

雙膠紙的放卷效果

圖2 收放卷效果示意圖

3　效益分析

（1）佛山某大型分切復(fù)卷機制造公司的高速機種使用英威騰自主研發(fā)的中高端產(chǎn)品GD35，取消掉了擺棍機械裝置，不僅節(jié)約了機械成本，而且節(jié)約了人工成本與維護成本。

（2）由于分切復(fù)卷設(shè)備對變頻器的要求高，中高端設(shè)備絕大部分電氣傳動均由外資品牌所壟斷，英威騰在高速分切復(fù)卷機上的應(yīng)用，不僅打破了國外供應(yīng)商在該行業(yè)的壟斷地位，而且為分切復(fù)卷設(shè)備提供了更可靠、更方便的方案選擇。

精彩對話

深圳市英威騰電氣股份有限公司冶金行業(yè)市場經(jīng)理 胡正飛

自動化博覽：近年來，英威騰為造紙行業(yè)提供的產(chǎn)品/解決方案的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在哪些方面？

胡正飛：基于國內(nèi)領(lǐng)先的閉環(huán)矢量控制技術(shù), 針對造紙行業(yè)工藝需求，英威騰很好地實現(xiàn)了張力收放卷及等功率平衡功能，目前速度響應(yīng)約為2ms，電流響應(yīng)能達到 0.1～0.5ms。在閉環(huán)時，對應(yīng)于全范圍，調(diào)速比為1:100或更高時，速度控制精度高達0.05%。在變頻器的信息化功能上全面加強，實現(xiàn)了PROFIBUS-DP/Controlnet / Devicenet /EtherCAT /CAN等多種總線功能。方案上英威騰能夠提供AC380V高達1700A的單機大功率整流，通過逆變單元實現(xiàn)公共直流母線多機傳動系統(tǒng)，也能夠提供基于張力控制的變頻專機。

自動化博覽：請您談?wù)勛詣踊夹g(shù)在造紙行業(yè)的應(yīng)用前景。

胡正飛：目前工業(yè)以太網(wǎng)的突破性發(fā)展，使工業(yè)控制的三層網(wǎng)絡(luò)盡可能地無縫連接，并能與IT世界相通，造紙生產(chǎn)自動化系統(tǒng)也已由單變量系統(tǒng)發(fā)展為多變量系統(tǒng)，控制技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)已有機地結(jié)合在一起，各工段的工藝過程參數(shù)的自動檢測和自動控制，精度高、構(gòu)造復(fù)雜的自動檢測儀表和各種類型的自動控制系統(tǒng)已成為造紙工業(yè)的重要組成部分。

信息技術(shù)不斷推動自動化向更深層擴展，PLC/DCS/IPC等自動化技術(shù)互補滲透，更注重功能和信息安全，同時控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展，無線通訊技術(shù)及射頻識別技術(shù)（RFID）也進一步滲透控制領(lǐng)域，人機界面更趨人性化。

變頻器性能更加擴展, 要求全數(shù)字化、功能齊全、能夠補償負荷變化的自適應(yīng)、調(diào)諧技術(shù)，特別是分布式具有通信、聯(lián)網(wǎng)功能和集成PLC的高端變頻器, 變頻器性能在低速時的過載能力，穩(wěn)定的、四象限運行能力以及一機驅(qū)動多臺電機的負荷平衡等方面也有所增強。

摘自《自動化博覽》2017年5月刊