丹佛斯变频器在票据印刷机收卷张力控制上MCO305同步运动控制卡的应用

在印刷机的印刷终端，产品的收卷要求恒张力控制。现有印刷机上大量使用磁粉恒张力控制器，较直接使用变频器驱动电机实现恒张力控制多出了一个机械环节，并且磁粉控制器存在转差，容易发热和损耗，需要定期更换。而使用Danfoss变频器和MCO305运动控制卡实现恒张力控制，减少了机械环节且维护工作量大大减少。

一、概述
目前，印刷设备的印刷末端对产品的收卷控制大量使用磁粉恒张力控制器，虽然其恒张力控制精度和稳定性都很出色，但是因为磁粉控制器存在转差，容易发热和损耗，需要定期更换；并且如果现场环境较脏，也会对磁粉控制器的正常工作造成影响。使用变频器直接驱动同步电动机实现恒张力收卷控制，可以减少机械环节和维护工作量。

二、变频器驱动同步电动机恒张力控制系统结构

原系统采用磁粉离合器恒张力控制系统，系统结构如图1所示。
丹佛斯收卷张力控制系统由Danfoss驱动器（内置MCO305运动控制卡）、永磁同步电机和张力检测控制器构成，如上图2所示。张力检测控制器根据卷径信号和张力传感器的反馈信号，输出一个模拟量作为丹佛斯驱动器的张力参考值，丹佛斯驱动器负责驱动永磁同步电机，工作在闭环转矩控制模式下。永磁同步电机转子轴上安装旋转变压器作转子角度位置反馈。

三、卷径计算
根据线速度相同原理：

可以推算收卷卷径和放卷卷径。

收卷张力锥度控制：有了当前卷径值，和张力锥度设定值，就能计算当前张力。张力与卷径的关系如图3所示，当张力锥度为0时，张力保持恒定不变，相当于恒张力控制；当张力锥度为100%时，卷径每增大1倍，张力就下降一半，相当于恒转矩控制。计算公式如下：

加减速转矩和摩擦转矩：为了实现高精度的张力控制，程序中还必须加入摩擦转矩和加减速转矩补偿。

四、Danfoss MCO305运动控制卡
丹佛斯运动控制器是与丹佛斯的FC300系列驱动器紧密结合的，其接口如图3所示：

X55为编码器2输入接口，缺省用于连接从电机编码器；
X56为编码器1输入接口，缺省用于连接主电机编码器；
X57为10数字量输入接口；
X58为24VDC电源；
X59为8数字量输出接口。
丹佛斯运动控制器的编程方式：
丹佛斯运动控制器使用丹佛斯公司开发的Aposs运动控制语言，其编程风格模仿C语言，并提供多种便利的宏指令，其界面如下图5所示：

丹佛斯运动控制器能提供如下基本功能：
1、输入输出逻辑控制功能；
2、同步控制功能，电子凸轮；
3、定位控制功能；
4、中断功能，如时间中断，I/O中断等；
5、基本数学、逻辑运算功能；

丹佛斯运动控制器支持的高速通讯协议：
Profibus、CANopen、DeviceNet、Interbus、LonWorks、工业以太网

五、结论
经实际使用发现使用Danfoss FC302变频器+MCO305运动控制卡控制Danfoss永磁同步电动机,可以稳定实现印刷机末端产品的恒张力收卷功能,相较于磁粉张力控制器降低维护工作量的同时实现了出色的恒张力收卷功能,且在一次性成本投入上没有增加很多,对于整个使用周期来说,具有价格优势。总体上，性价比具有优势。

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