默貝克MT110變頻器在旋切機(jī)中的應(yīng)用方案
一、引言
旋切機(jī)作為木材加工行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，主要功能是將原木旋切成均勻的薄木片（單板），這些單板廣泛應(yīng)用于膠合板、家具、裝飾材料等產(chǎn)品的生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)高效、精確的加工，旋切機(jī)需依賴多個(gè)電機(jī)的協(xié)同工作，包括驅(qū)動(dòng)原木旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)、負(fù)責(zé)切削的切刀電機(jī)、輸送單板的輸送帶電機(jī)以及控制切削厚度的進(jìn)給電機(jī)。這些電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩需精確調(diào)節(jié)，以確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。變頻器作為能靈活控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的電氣設(shè)備，在旋切機(jī)中起著至關(guān)重要的作用。本文將詳細(xì)闡述默貝克MT110變頻器在旋切機(jī)各電機(jī)控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用，涵蓋功能分析、變頻器選型、接線設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)置以及PLC和觸摸屏的集成應(yīng)用。
二、旋切機(jī)功能分析
旋切機(jī)的核心任務(wù)是將原木加工成單板，其工作過程涉及原木的固定與旋轉(zhuǎn)、切刀的切削、單板的輸送以及切削厚度的精確控制。以下是對(duì)旋切機(jī)中各主要電機(jī)功能的詳細(xì)分析：
（一）主軸電機(jī)（旋轉(zhuǎn)功能）
功能：負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)原木旋轉(zhuǎn)，是旋切機(jī)中最核心的動(dòng)力部件。
特點(diǎn)：功率需求較高，通常在5.5kW至15kW之間（視設(shè)備規(guī)模而定），需要穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速輸出，同時(shí)能夠根據(jù)加工需求動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速。
控制需求：變頻器需支持矢量控制模式，以保證低速時(shí)的高扭矩輸出，并能夠接受外部速度給定信號(hào)（如PLC輸出或電位器調(diào)節(jié)）。
（二）切刀電機(jī)（切削功能）
功能：驅(qū)動(dòng)切刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的原木進(jìn)行切削，生成單板。
特點(diǎn)：功率一般在3kW至7.5kW之間，轉(zhuǎn)速需根據(jù)單板厚度實(shí)時(shí)調(diào)整，且切削過程中需要穩(wěn)定的力矩支持。
控制需求：變頻器需具備快速啟停能力和精確的速度控制功能，通常需要與主軸電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)同步。
（三）輸送帶電機(jī)（輸送功能）
功能：將切削完成的單板平穩(wěn)輸送出設(shè)備，確保生產(chǎn)連續(xù)性。
特點(diǎn)：功率較小，通常在0.75kW至2.2kW之間，要求速度與切削節(jié)奏匹配。
控制需求：變頻器需支持簡單的速度調(diào)節(jié)功能，可能需要與切刀電機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。
（四）進(jìn)給電機(jī)（進(jìn)給功能）
功能：控制切刀或原木的進(jìn)給速度，直接決定單板的厚度。
特點(diǎn)：功率較?。?.75kW至1.5kW），可以是異步電機(jī)或伺服電機(jī)，要求高精度的速度控制。
控制需求：若使用異步電機(jī)，變頻器需支持高精度速度調(diào)節(jié)，并接受外部模擬量信號(hào)輸入；若使用伺服電機(jī)，則需搭配專用伺服驅(qū)動(dòng)器。
（五）其他輔助電機(jī)
通過以上分析可以看出，旋切機(jī)的電機(jī)控制需求多樣，主軸電機(jī)和切刀電機(jī)需要高性能控制，而輸送帶電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)則更注重速度的穩(wěn)定性和精確性。默貝克MT110變頻器憑借其靈活的控制模式和豐富的功能，成為滿足這些需求的最佳選擇。
三、默貝克MT110變頻器應(yīng)用方案
（一）變頻器應(yīng)用位置
根據(jù)旋切機(jī)的功能特點(diǎn)，默貝克MT110變頻器可應(yīng)用在以下關(guān)鍵電機(jī)位置：
主軸電機(jī)：采用MT110變頻器實(shí)現(xiàn)矢量控制，確保原木旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
切刀電機(jī)：使用MT110變頻器進(jìn)行速度控制，與主軸電機(jī)同步運(yùn)行。
輸送帶電機(jī)：通過MT110變頻器實(shí)現(xiàn)簡單的速度調(diào)節(jié)。
進(jìn)給電機(jī)：若采用異步電機(jī)，可使用MT110變頻器進(jìn)行高精度速度控制；若為伺服電機(jī)，則需另配伺服驅(qū)動(dòng)器。
（二）變頻器選型
假設(shè)一臺(tái)中型旋切機(jī)的電機(jī)功率配置如下：
根據(jù)電機(jī)功率和負(fù)載特性，選擇以下默貝克MT110變頻器型號(hào)：
主軸電機(jī)：MT110 - 7.5kW（額定功率7.5kW，380V三相）
切刀電機(jī)：MT110 - 5.5kW（額定功率5.5kW，380V三相）
輸送帶電機(jī)：MT110 - 1.5kW（額定功率1.5kW，380V三相）
進(jìn)給電機(jī)：MT110 - 1.1kW（額定功率1.1kW，380V三相）
選型時(shí)需確保變頻器的額定容量略高于電機(jī)功率，以留出一定的余量，應(yīng)對(duì)可能的過載情況。
（三）接線設(shè)計(jì)
以下以主軸電機(jī)（7.5kW）的MT110變頻器為例，詳細(xì)說明接線方式。其他電機(jī)的接線方式類似，僅需根據(jù)功率和控制需求調(diào)整。
1. 主電路接線
電源輸入：將三相380V電源分別接入變頻器的R、S、T端子。
電機(jī)輸出：將變頻器的U、V、W端子連接至主軸電機(jī)的三相輸入端。
接地：將變頻器的接地端子和電機(jī)的接地端子連接至地線，確保電氣安全。
主電路接線示意圖（文字描述）：
復(fù)制代碼電源（380V三相）L1 ---- RL2 ---- SL3 ---- T||---- 接地端子 ---- 地線|U ---- 電機(jī)U相V ---- 電機(jī)V相W ---- 電機(jī)W相||---- 電機(jī)接地端子 ---- 地線
2. 控制電路接線
MT110變頻器的控制端子包括數(shù)字輸入（DI）、模擬量輸入（AI）和繼電器輸出（RO）等。以主軸電機(jī)控制為例：
控制電路接線示意圖（文字描述）：
| PLC輸出 |
| Y0 ---- DI1（正轉(zhuǎn)啟動(dòng)） |
| Y1 ---- DI2（停止） |
| COM ---- PLC公共端 |
|
|
| PLC模擬量輸出 |
| 0 - 10V ---- AI1（速度給定） |
| GND ---- GND |
|
|
| 變頻器繼電器輸出 |
| RO1A ---- X0（PLC輸入，故障檢測） |
| RO1B ---- PLC公共端 |
（四）參數(shù)設(shè)置
以主軸電機(jī)（7.5kW）的MT110變頻器為例，列出關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置。假設(shè)MT110變頻器的參數(shù)編號(hào)與通用變頻器類似，具體設(shè)置如下：
P0.03（控制方式）：設(shè)為1（矢量控制無PG），適合主軸電機(jī)的高扭矩需求。
P0.04（運(yùn)行命令來源）：設(shè)為1（端子控制），通過DI1/DI2控制啟停。
P0.06（頻率給定來源）：設(shè)為2（AI1模擬量輸入），通過PLC的0 - 10V信號(hào)給定速度。
P1.00（電機(jī)額定功率）：設(shè)為7.5（7.5kW）。
P1.01（電機(jī)額定電壓）：設(shè)為380（380V）。
P1.02（電機(jī)額定頻率）：設(shè)為50（50Hz）。
P1.03（電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）：設(shè)為1460（假設(shè)為4極電機(jī)，50Hz時(shí)轉(zhuǎn)速約為1460rpm）。
P2.00（加速時(shí)間）：設(shè)為5（5秒），避免啟動(dòng)沖擊。
P2.01（減速時(shí)間）：設(shè)為5（5秒），確保平穩(wěn)停止。
P5.00（DI1功能）：設(shè)為1（正轉(zhuǎn)運(yùn)行）。
P5.01（DI2功能）：設(shè)為2（停止）。
P6.00（繼電器輸出功能）：設(shè)為1（故障輸出）。
其他電機(jī)的參數(shù)設(shè)置需根據(jù)具體功能調(diào)整：
切刀電機(jī)：加速/減速時(shí)間可設(shè)為3秒，以適應(yīng)快速啟停需求。
輸送帶電機(jī)：可采用V/F控制（P0.03 = 0），簡化控制邏輯。
進(jìn)給電機(jī)：需高精度速度控制，可調(diào)整AI1的增益和偏置參數(shù)（如P4組參數(shù)）。
參數(shù)設(shè)置示例表格：
| 參數(shù)編號(hào) | 描述 | 主軸電機(jī)設(shè)置 | 切刀電機(jī)設(shè)置 | 輸送帶電機(jī)設(shè)置 | 進(jìn)給電機(jī)設(shè)置 |
|---|
| P0.03 | 控制方式 | 1（矢量） | 1（矢量） | 0（V/F） | 1（矢量） |
| P0.04 | 運(yùn)行命令來源 | 1（端子） | 1（端子） | 1（端子） | 1（端子） |
| P0.06 | 頻率給定來源 | 2（AI1） | 2（AI1） | 2（AI1） | 2（AI1） |
| P1.00 | 電機(jī)額定功率（kW） | 7.5 | 5.5 | 1.5 | 1.1 |
| P2.00 | 加速時(shí)間（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
| P2.01 | 減速時(shí)間（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
（五）PLC和觸摸屏選配及應(yīng)用
1. 選型
為實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)的自動(dòng)化控制，需配備PLC和觸摸屏：
2. PLC程序設(shè)計(jì)
PLC負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各電機(jī)的工作，主要功能包括：
啟?？刂?/span>：通過PLC輸出點(diǎn)（如Y0、Y1）控制各變頻器的DI1/DI2，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟停。
速度調(diào)節(jié)：通過PLC的模擬量輸出模塊（0 - 10V）控制變頻器的AI1，動(dòng)態(tài)調(diào)整各電機(jī)速度。
同步控制：通過程序計(jì)算主軸電機(jī)與切刀電機(jī)的速度比例，確保切削厚度一致。
故障檢測：通過變頻器的繼電器輸出（RO1A/RO1B）將故障信號(hào)反饋至PLC輸入點(diǎn)（如X0），觸發(fā)報(bào)警。
PLC控制示意圖（文字描述）：
| PLC |
| Y0 ---- 主軸變頻器DI1（啟動(dòng)） |
| Y1 ---- 主軸變頻器DI2（停止） |
| AO0 ---- 主軸變頻器AI1（速度給定） |
| X0 ---- 主軸變頻器RO1A（故障輸入） |
|
|
| Y2 ---- 切刀變頻器DI1（啟動(dòng)） |
| Y3 ---- 切刀變頻器DI2（停止） |
| AO1 ---- 切刀變頻器AI1（速度給定） |
| X1 ---- 切刀變頻器RO1A（故障輸入） |
|
|
| 觸摸屏 ---- PLC（通過Profinet通信） |
PLC程序偽代碼示例：
| VAR |
| Start_Main : BOOL; // 主軸電機(jī)啟動(dòng)信號(hào) |
| Stop_Main : BOOL; // 主軸電機(jī)停止信號(hào) |
| Speed_Main : REAL; // 主軸電機(jī)速度（0 - 10V） |
| Start_Feed : BOOL; // 進(jìn)給電機(jī)啟動(dòng)信號(hào) |
| Stop_Feed : BOOL; // 進(jìn)給電機(jī)停止信號(hào) |
| Speed_Feed : REAL; // 進(jìn)給電機(jī)速度（0 - 10V） |
| Start_Conveyor : BOOL; // 輸送帶電機(jī)啟動(dòng)信號(hào) |
| Stop_Conveyor : BOOL; // 輸送帶電機(jī)停止信號(hào) |
| Speed_Conveyor : REAL; // 輸送帶電機(jī)速度（0 - 10V） |
| END_VAR |
|
|
| // 主軸電機(jī)控制 |
| IF Start_Main AND NOT Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#83; // 運(yùn)行正轉(zhuǎn) |
| Inverter_Main.FrequencyReference := Speed_Main * 5; // 0 - 10V對(duì)應(yīng)0 - 50Hz |
| ELSE IF Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#80; // 停止 |
| END_IF |
|
|
| // 進(jìn)給電機(jī)控制 |
| IF Main_Spindle_At_Speed AND Start_Feed AND NOT Stop_Feed THEN |
| Inverter_Feed.CommandWord := 16#83; |
| Inverter_Feed.FrequencyReference := Speed_Feed * 5; |
| ELSE IF Stop_Feed THEN |
| Inverter_Feed.CommandWord := 16#80; |
| END_IF |
|
|
| // 輸送帶電機(jī)控制 |
| IF Cutting_In_Progress AND Start_Conveyor AND NOT Stop_Conveyor THEN |
| Inverter_Conveyor.CommandWord := 16#83; |
| Inverter_Conveyor.FrequencyReference := Speed_Conveyor * 5; |
| ELSE IF Stop_Conveyor THEN |
| Inverter_Conveyor.CommandWord := 16#80; |
| END_IF |
3. 觸摸屏界面設(shè)計(jì)
觸摸屏用于參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，主要界面包括：
主界面：顯示各電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行/停止）、當(dāng)前速度（Hz）、故障狀態(tài)。
參數(shù)設(shè)置界面：設(shè)置各電機(jī)的目標(biāo)速度（通過PLC的AO輸出）、單板厚度（通過進(jìn)給電機(jī)速度調(diào)節(jié)）。
報(bào)警界面：顯示變頻器故障信息（如過載、過熱），并提供復(fù)位按鈕。
（六）安全事項(xiàng)
為確保設(shè)備的安全運(yùn)行，需注意以下事項(xiàng)：
電氣安全：確保變頻器和電機(jī)的接地可靠，避免漏電風(fēng)險(xiǎn)。
操作安全：在觸摸屏上設(shè)置急停按鈕，通過PLC控制所有變頻器同時(shí)停止。
過載保護(hù)：在變頻器參數(shù)中設(shè)置過載保護(hù)功能（如P9組參數(shù)），防止電機(jī)過熱。
維護(hù)安全：定期檢查變頻器的散熱風(fēng)扇和接線端子，確保長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。
四、總結(jié)
通過以上方案，默貝克MT110變頻器能夠全面滿足旋切機(jī)的控制需求：
主軸電機(jī)：實(shí)現(xiàn)原木平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，速度可調(diào)，確保加工連續(xù)性。
切刀電機(jī)：與主軸電機(jī)同步運(yùn)行，保證切削質(zhì)量。
輸送帶電機(jī)：穩(wěn)定輸送單板，速度與切削節(jié)奏匹配。
進(jìn)給電機(jī)：精確控制單板厚度，提升產(chǎn)品一致性。
PLC和觸摸屏：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和人機(jī)交互，提高設(shè)備效率和操作便捷性。
該方案的優(yōu)勢在于其模塊化設(shè)計(jì)和靈活性，用戶可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整電機(jī)功率、變頻器型號(hào)和控制參數(shù)。同時(shí)，通過PLC和觸摸屏的集成，旋切機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的自動(dòng)化水平，顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
