關(guān)鍵詞：距離控制 定位控制  變頻器 

一、引言

    在機械加工和制造行業(yè)中，經(jīng)常需要高精度位置控制，一般采用直流或者交流伺服來(lái)解決，但是成本較高。本文針對這一情況，提出了采用艾默生網(wǎng)絡(luò )能源有限公司生產(chǎn)的TD3100變頻器的實(shí)現方案。

二、TD3100距離控制原理簡(jiǎn)介

    TD3100是我司在高性能矢量變頻器TD3000基礎上開(kāi)發(fā)的電梯專(zhuān)用變頻器，深受電梯廠(chǎng)家的青睞。其中的距離控制功能，實(shí)現了樓層距離自學(xué)習、直接高精度?？抗δ?，用戶(hù)無(wú)需進(jìn)行減速點(diǎn)的計算，簡(jiǎn)化了用戶(hù)的軟件設計工作量，在電梯和立體倉庫方面得到了廣泛的應用。變頻器將各個(gè)樓層的高度信息通過(guò)編碼器學(xué)習記憶在存儲器中，在運行過(guò)程中，如果是給定樓層距離控制，變頻器會(huì )自動(dòng)計算減速點(diǎn)減速停車(chē)。目的樓層信息通過(guò)樓層使能端子FLE有效時(shí)，從F1~F6端子獲取。如果是給定REQ請求信號的距離控制，變頻器會(huì )自動(dòng)計算每層的減速點(diǎn)，可以通過(guò)Y1~Y4可編程輸出端子，提前輸出給控制器，控制器在接收到每層的減速信號后，如果需要停車(chē)，就給出停車(chē)請求信號REQ給變頻器，變頻器就按照減速曲線(xiàn)正常減速停車(chē)。兩種距離控制的時(shí)序如圖1所示。
 

  

(a)給定目的樓層的距離控制  (b)給定停車(chē)請求的距離控制

圖1  TD3100變頻器距離控制時(shí)序

  

（a）自學(xué)習連線(xiàn)       （b）正常運行連線(xiàn)

圖2 采用TD3100實(shí)現兩點(diǎn)距離固定的定位控制

    2、正常運行

    根據式1計算設定F1.07，式中D為控制線(xiàn)速度處的輥輪直徑， 為機械減速比。設定F5.00=15，選擇X1端子為距離控制使能功能，根據工序需要的運行效率調整S曲線(xiàn)。最后通過(guò)調整F3.02和F3.21可以調整停車(chē)的位置精度。
    
                                            （1）

    根據圖2（b）接線(xiàn)，控制FWD、REV、INS三個(gè)命令，正常運行時(shí)只需控制FWD/REV信號。INS為點(diǎn)動(dòng)命令，點(diǎn)動(dòng)運行時(shí)，將INS先有效，然后控制命令FWD/REV有效即可控制點(diǎn)動(dòng)左運行或右運行。

    3、在玻屏移載機中的應用

    玻屏移載機的結構如圖3所示，采用2.2kW電機驅動(dòng)，電機額定電壓380V，額定工作頻率50HZ，額定電流5.0A，額定轉速1420r/m，減速比1：17，安裝有2個(gè)接近開(kāi)關(guān)，其中1#和2#接近開(kāi)關(guān)之間距離大約1400~1800毫米，移載平臺帶負荷約150~170kg左右。移載機要求在兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)之間運動(dòng)和定位，定位精度誤差要求3毫米以?xún)?，單行程移?dòng)完成時(shí)間大約2-3秒，即從1#限位開(kāi)關(guān)加速到恒速，再到減速停止在2#限位點(diǎn)的時(shí)間要求在2-3秒內完成。
     

    按照圖2（a）接線(xiàn)，設定F4.00=2，先通過(guò)INS與REV閉合將車(chē)開(kāi)到一側，再通過(guò)FWD與SL端子閉合，完成自學(xué)習過(guò)程。為了提高運行效率，將S曲線(xiàn)有關(guān)參數設置最大，將抱閘控制延遲時(shí)間F7.00、F7.01設置為零，啟動(dòng)頻率與啟動(dòng)等待時(shí)間F3.00、F3.01=0設置為零，S曲線(xiàn)參數F3.02、F3.11、F3.12、F3.14、F3.15均設定為2.400m/ ，F3.10、F3.13、F3.21均設定為2.00m/ ，F3.02設定為0.3m/ 。結果是運行平穩，完全滿(mǎn)足工藝精度要求，達到采用伺服控制的定位效果。

四、采用TD3100實(shí)現多點(diǎn)距離固定的定位控制方法

    對于立體倉庫、立體車(chē)庫這樣需要X、Y、Z三維多點(diǎn)定位運動(dòng)控制的場(chǎng)合，采用TD3100實(shí)現，可以大大簡(jiǎn)化電路，降低成本，提高可靠性。由于最高層數可以達到128層，因此采用給定目的樓層的距離控制，使用異常簡(jiǎn)單。采用TD3100立體倉庫的系統如圖4所示，圖中UPL與DWL信號可以使用用戶(hù)的平層開(kāi)關(guān)信號，也可以直接將UPL與DWL與COM短接。FLE為目的層使能端子，當其有效時(shí)，F1~F7的給定層信號有效；INI為當前層初始化端子，其有效時(shí)，恢復當前層為F1~F7的給定層。從圖中對比可以看出，采用通信控制，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，節省資源，節省成本。需要注意一點(diǎn)的是，目前該功能需要非標定制。當然該系統在應用前還需要進(jìn)行層高自學(xué)習，自學(xué)習方法同上節描述，只需要將總層數F7.00按照實(shí)際情況設定即可。
    

   

（a）采用二進(jìn)制給定樓層控制           （b）采用通信控制

圖4 采用TD3100變頻器的立體倉庫系統

五、采用TD3100實(shí)現兩點(diǎn)距離變化的定位控制方法

    TD3100在實(shí)現兩點(diǎn)距離變化的定位控制的時(shí)候，使用方法基本同兩點(diǎn)距離固定的定位控制方法，唯一的區別是必須在停車(chē)方式下，手動(dòng)或者自動(dòng)改變層高1 F4.09的數值，然后運行即可。由于手動(dòng)更改困難，一般需要通過(guò)上位機進(jìn)行通信控制來(lái)實(shí)現。另外，由于為距離給定控制，為了防止上下或者左右到位產(chǎn)生機械沖擊，需要兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)用于位置到位的判別。

    該功能的典型應用主要應用在類(lèi)似智能數字舞臺控制這樣的多電機多軸高精度距離控制系統中。采用PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)控制的現代舞臺驅動(dòng)系統如圖5所示。該系統采用PC機控制，內置西門(mén)子插卡式PROFIBUS主站控制板CP5611或者CP5412均可，實(shí)現手動(dòng)和自動(dòng)控制。適配器采用EMERSON生產(chǎn)的PROFIBUS-DP適配器TDS-PA01與TD3100直接接口。采用PROFIBUS控制的目的是，由于舞臺控制電機較多，可以達到較高的實(shí)時(shí)控制精度和較快的響應時(shí)間，達到既快又準的目的。
 

圖5 采用PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)控制的現代舞臺驅動(dòng)系統