摘 要：森林資源的日益匾乏, 對木材資源的綜合高效利用已成為擺在木工設備制造業(yè)和木材加工業(yè)面前的重要課題。英威騰電氣股份有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的Goodrive12高性能矢量變頻器以其高穩定性，高可靠性及優(yōu)異的剎車(chē)控制性能，在中型木材旋切機應用領(lǐng)域獲得一致好評。

   關(guān)鍵詞：Goodrive12 木材加工機械 無(wú)卡旋切機

   一、引言

   目前多層板生產(chǎn)廠(chǎng)家在單板生產(chǎn)過(guò)程中, 采用傳統的有卡定心圓木旋切機進(jìn)行加工，這種加工方法精度高，質(zhì)量好。但是, 由于卡心的存在， 旋切圓木直徑在200mm 左右時(shí)，就無(wú)法在有卡旋切機上加工；而且圓木直徑較小時(shí)， 圓木剛度降低， 旋切單板質(zhì)量較差， 這時(shí)如果將剩余的木芯拋棄或加工成木工芯板,均會(huì )造成原材料的極大浪費，從而增加單板的生產(chǎn)成本。 于是廠(chǎng)家普遍采用無(wú)卡圓木旋切機對剩余木芯進(jìn)行再次旋切， 使原材料得到了充分利用。隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，機床工業(yè)也有了飛躍的發(fā)展：體現在新技術(shù)的廣泛應用和企業(yè)效益的明顯改善。本文將著(zhù)重論述變頻器在無(wú)卡旋切機上的應用。

   二、旋切機的特點(diǎn)

   Goodrive12旋切機專(zhuān)用變頻器是在英威騰Goodrive300變頻器產(chǎn)品平臺上開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)用產(chǎn)品。變頻器將旋切機原控制系統中的控制器/PLC功能集成到變頻器內，可將控制器/PLC省掉，并且具有旋切和分斷一體控制。用于木材的旋切加工，具有旋切厚度均勻、精確，木材分斷時(shí)可精確控制最后一張木材長(cháng)度，完全符合客戶(hù)需求，可以使客戶(hù)無(wú)縫切換。在與同類(lèi)競爭產(chǎn)品相比，具有以下產(chǎn)品功能優(yōu)勢：
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   獨特厚度補償，效果更佳；
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   定時(shí)停機，還來(lái)更加靈活的商務(wù)操作；
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   旋切、定長(cháng)分斷一體控制。

   客戶(hù)對價(jià)格敏感，可通過(guò)簡(jiǎn)易設計、經(jīng)濟定位，在OEM客戶(hù)中具有價(jià)格競爭力。
  
       
                                     圖1 旋切機現場(chǎng)示意圖

   三、旋切機的控制要求

   本文僅以國內某廠(chǎng)家生產(chǎn)的旋切機使用現場(chǎng)的要求為例進(jìn)行說(shuō)明，具體控制要求如下：
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   優(yōu)異速度控制精度，低頻轉矩特性，良好弱磁控制；
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    剎車(chē)性能優(yōu)異，必須滿(mǎn)足急停急啟，且正反轉切換必須迅速；
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    調試簡(jiǎn)單，支持參數靜態(tài)自學(xué)習；
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    良好的過(guò)載能力及環(huán)境適應能力，運行可靠性高；
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    EMC性能優(yōu)異，避免變頻對外造成干擾；
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    旋切厚度誤差在±0.01mm，旋切長(cháng)度誤差在±20mm

   輸入的參數見(jiàn)表1：
  
       
   四、系統原理及控制實(shí)現

   4.1 旋切機關(guān)鍵部件示意圖
  
                      
                                                   圖2 旋切機示意圖

   4.2 控制實(shí)現
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   按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，變頻器開(kāi)始工作，壓輥電機先啟動(dòng)（由變頻器輸出繼電器控制壓輥電機接觸器）
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   壓輥電機啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)絲桿電機啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間，絲桿電機啟動(dòng)，如按下快進(jìn)開(kāi)關(guān)則按快進(jìn)速度進(jìn)刀，否則按圓木實(shí)際直徑計算速度進(jìn)刀（通過(guò)絲桿電機編碼器的輸入得到刀臺位移量，計算出圓木實(shí)際直徑，再根據數學(xué)模型得到絲桿電機的進(jìn)給速度），當旋切刀碰到前行程開(kāi)關(guān)（圓點(diǎn)復位開(kāi)關(guān)）時(shí)，壓輥電機立即停止，同時(shí)絲桿電機按設定的快退速度退刀至退刀截止位置（張口設定位置）或退刀轉換進(jìn)刀位移，再進(jìn)刀，依次循環(huán)。退刀過(guò)程中，當壓輥電機停止時(shí)間大于壓輥電機再啟動(dòng)時(shí)間時(shí)，壓輥電機再啟動(dòng)，如下圖3所示。
    
           
                                         圖3 旋切刀原理示意圖
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   絲桿電機在進(jìn)刀時(shí)，如果按下快退開(kāi)關(guān)，則立即快速退刀，在退刀或按圓木直徑計算進(jìn)刀時(shí)，如果按下快進(jìn)開(kāi)關(guān)，則立即快速進(jìn)刀。
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   前行程點(diǎn)同時(shí)為原點(diǎn)復位點(diǎn)。在進(jìn)刀旋切過(guò)程中，當碰到前行程開(kāi)關(guān)時(shí)，自動(dòng)退刀，并進(jìn)行原點(diǎn)復位，防止干擾導致位移量偏差的產(chǎn)生。
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   在開(kāi)始旋切圓木后，變頻器輸出信號控制分切機變頻器進(jìn)行切割，同時(shí)開(kāi)始計算旋切木塊的長(cháng)度，當長(cháng)度達到設定的切割長(cháng)度時(shí)，再次輸出信號控制分切機變頻器進(jìn)行切割，然后再次開(kāi)始計算長(cháng)度，依次循環(huán)。
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   在旋切的過(guò)程中可通過(guò)厚度加減按鈕來(lái)控制木片的厚度；在控制切割電機變頻器時(shí)，可通過(guò)長(cháng)度切換開(kāi)關(guān)，在設定的長(cháng)度1和長(cháng)度2間進(jìn)行切換。
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   任何時(shí)候按停止開(kāi)關(guān)，變頻器立即停止輸出。
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   整個(gè)變頻驅動(dòng)系統的電氣接線(xiàn)如圖4所示。  
  
               
                                              圖4 電氣接線(xiàn)圖

   五、系統接線(xiàn)及調試步驟

   5.1 系統接線(xiàn)

   變頻器S1接受啟動(dòng)信號、S2接收停機信號、S3接刀臺快進(jìn)信號、S4接刀臺快退信號、S5接厚度切換信號、S6接長(cháng)度切換信號、S7接圓點(diǎn)復位行程開(kāi)關(guān)、S8接厚度加0.01mm信號、HDI接厚度減0.01mm信號、R01繼電器輸出接驅動(dòng)輥控制信號、Y1接控制切刀變頻啟動(dòng)信號。

   5.2 系統調試步驟

   調試主要包括參數自學(xué)習、圓點(diǎn)、木頭自學(xué)習和調試兩個(gè)階段。

   首先將電機參數輸入變頻器，輸入后將P00.01改為0，通過(guò)P00.15改為2（靜態(tài)自學(xué)習），學(xué)習完畢后對參數表2上所述的參數一一輸入變頻器內。調試步驟如下。
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   將變頻器安裝在控制柜中，接電源線(xiàn)和電機線(xiàn)，編碼器的連接（編碼器測量切刀位置時(shí)使用）
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   接好所有的控制線(xiàn)，接線(xiàn)方式見(jiàn)圖2旋切機接線(xiàn)圖示?？爝M(jìn)、快退時(shí)判斷轉向是否正確。不正確調整電機相序。觀(guān)察文本屏顯示位移量判斷編碼器方向是否正確。不正確調整編碼器的A、 B接線(xiàn)。
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   根據客戶(hù)提供的機械參數按（參數表一）從文本上輸入參數；
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   原點(diǎn)位置確定：將圓點(diǎn)復位行程開(kāi)關(guān)（也是前限位）安裝在距機座60mm左右，圓點(diǎn)復位開(kāi)關(guān)選用常閉點(diǎn)時(shí)，P5.10值需要修改為40.
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   將兩個(gè)驅動(dòng)輥之間的距離（張口）調整到100mm左右。用直尺量壓輥和驅動(dòng)輥之間的距離（圖二切刀位置），將測量數據輸入到“當前位移點(diǎn)（圓點(diǎn)自學(xué)習用）”然后“圓點(diǎn)木頭自學(xué)習”數改為“1”，啟動(dòng)電機開(kāi)始圓點(diǎn)自學(xué)習，學(xué)習完畢后，再用尺寸測量壓輥和驅動(dòng)輥之間的距離（切刀位置）是否和文本屏上顯示的“當前位移”一致（誤差在0.5mm以?xún)龋?，如果有偏差?ldquo;位移補償量”內輸入偏差值，圓點(diǎn)自學(xué)習完成。
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   先空載試機，觀(guān)察大變頻器頻率是否是勻加速上升，且是否達到變頻器的最大值，如果達到最大值調整變頻器P00.03、P00.04參數，適當增加頻率上限。
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   找一根木頭開(kāi)始旋切，測量旋切出來(lái)的木板厚度，是否和設定值一致（誤差在±0.1mm）如果誤差大就修改“厚度補償”數（少多少補多少，多多少減多少）。旋切出來(lái)的每張木頭長(cháng)度是否和設定值一直，如果誤差大就調整“剪切系數”百分比。
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    找兩根有代表性的木頭（一根直徑大的木頭和一根直徑小的木頭）去皮后進(jìn)行自學(xué)習，將 “圓點(diǎn)木頭自學(xué)習”數分別改為“2”：、“3‘，啟動(dòng)電機開(kāi)始大、小木頭自學(xué)習，將木頭選切完畢后，自學(xué)習完成。
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    找一根木頭（木頭的直徑在兩個(gè)代表性木頭之間）開(kāi)始旋切，觀(guān)察最后一張的尺寸是否達到設定值，如果實(shí)際值大于設定值，就在“尾刀補償”加多少，小于設定值，就在“尾刀補償”減多少。

   例如：設定值為600mm，最后一張實(shí)際尺寸為720mm，就在“尾刀補償”加120mm。

   5.3 變頻器參數設置

   變頻器部分關(guān)鍵參數見(jiàn)表2。

                                                        表2 變頻器參數表
    
         
   本系統變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統安全高效的運行。

   六、結束語(yǔ)

   隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展，英威騰Goodrive12高性能矢量變頻器在中型木材旋切機上成功應用，提供更高性?xún)r(jià)比變頻器，解決很多國產(chǎn)品牌不能有效解決的技術(shù)問(wèn)題，很大的提高了木材的利用率。

   參考文獻

   [1] 《Goodrive 300變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰股份有限公司

   關(guān)于英威騰：

   英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國內、外辦事處30余個(gè)，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據國內領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專(zhuān)用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業(yè)廣泛應用，產(chǎn)品銷(xiāo)售遍布全球60多個(gè)國家和地區。

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