收卷機和排線裝置中變頻器的應用方案

收卷機和排線裝置主要用于在收卷過程中確保材料（如紙張、薄膜、線材等）整齊、均勻地排列在卷筒上，避免出現堆疊或偏移。以下結合工藝設備流程，詳細說明變頻器的應用方案，包括電機選擇、接線方式、參數設置、控制邏輯，以及是否需要PLC、觸摸屏或工控機的配合。

1. 收卷機排線裝置的功能分析

收卷機的排線裝置通常需要以下功能：

• 主收卷電機：驅動卷筒旋轉，完成材料的收卷。

• 排線電機：驅動排線裝置左右移動，確保材料均勻分布在卷筒上。

• 張力控制：保持材料在收卷過程中的張力恒定，避免拉伸或松弛。

• 速度同步：排線電機的移動速度需要與主收卷電機的轉速同步，以匹配材料的收卷速度。

• 位置控制：排線裝置需要根據卷筒寬度進行往復運動，設置左右限位。

• 啟停控制：通過外部信號（如按鈕或PLC）控制收卷和排線的啟停。

• 故障保護：檢測過載、斷相、過流等故障，及時停機保護。

典型收卷機排線裝置帶有主收卷電機（驅動卷筒）和排線裝置（通過絲杠實現左右移動）。我們將使用900系列變頻器來控制主收卷電機和排線電機。

2. 電機選擇與功能分配

2.1 主收卷電機

• 功能：驅動卷筒旋轉，完成材料收卷。

• 電機選擇：根據收卷機的負載和卷筒直徑，假設需要功率為4kW的三相異步電機（380V）。從手冊第5頁的變頻器型號表中，選擇型號 900-0040G1（適配4kW電機，額定輸出電流18A）。

• 控制方式：采用V/F控制模式（適合收卷機這種負載變化較大的場景），通過變頻器調節轉速以控制收卷速度。

2.2 排線電機

• 功能：驅動排線裝置左右移動，通過絲杠機構實現往復運動。

• 電機選擇：排線電機通常功率較小，假設需要0.75kW的三相異步電機（380V）。從手冊第5頁的變頻器型號表中，選擇型號 900-0007M3（適配0.75kW電機，額定輸出電流2.5A）。

• 控制方式：采用開環矢量控制模式（適合需要精確速度和方向控制的場景），通過變頻器控制排線電機的正反轉和速度。

3. 變頻器接線設計

3.1 主收卷電機變頻器（900-0040G1）接線

• 電源輸入：

• 變頻器輸入端子 R, S, T 連接三相380V電源。

• 接地端子 PE 連接地線，確保安全。

• 電機輸出：

• 變頻器輸出端子 U, V, W 連接主收卷電機的三相輸入。

• 控制端子接線（參考手冊第3章“機械安裝與電氣連接”）：

• DI1（啟停控制）：連接外部啟動按鈕（常開觸點），用于啟動/停止主收卷電機。

• DI2（正轉/反轉）：連接外部方向切換開關，控制主收卷電機的旋轉方向（通常收卷機只需要正轉）。

• AI1（速度給定）：連接電位器（0-10V）或PLC模擬量輸出，用于調節主收卷電機的轉速。

• DO1（運行狀態輸出）：連接指示燈或PLC輸入，輸出變頻器運行狀態。

• +24V和COM：用于外部控制回路的電源和公共端。

3.2 排線電機變頻器（900-0007M3）接線

• 電源輸入：

• 變頻器輸入端子 R, S, T 連接三相380V電源。

• 接地端子 PE 連接地線。

• 電機輸出：

• 變頻器輸出端子 U, V, W 連接排線電機的三相輸入。

• 控制端子接線：

• DI1（正轉）：連接左限位開關（常閉觸點），當排線裝置到達左側限位時觸發，停止正轉。

• DI2（反轉）：連接右限位開關（常閉觸點），當排線裝置到達右側限位時觸發，停止反轉。

• DI3（啟停控制）：與主收卷電機的啟停信號聯動（通過PLC或繼電器）。

• AI1（速度給定）：通過PLC模擬量輸出（0-10V）給定速度，與主收卷電機速度同步。

• DO1（運行狀態輸出）：連接PLC輸入，輸出排線電機運行狀態。

3.3 接線圖（文字描述）

主收卷電機變頻器接線圖：

復制代碼

三相電源 380V

|  |  |

R  S  T

|  |  |-------> 變頻器 (900-0040G1) 輸入端子 R, S, T

PE-------------> 變頻器 PE 接地端子



變頻器輸出 U, V, W

|  |  |

U  V  W-------> 主收卷電機 (4kW)



控制端子：

外部啟動按鈕-------> DI1 - COM

方向切換開關-------> DI2 - COM

電位器 (0-10V)-------> AI1 - GND

指示燈--------------> DO1 - COM

排線電機變頻器接線圖：

復制代碼

三相電源 380V

|  |  |

R  S  T

|  |  |-------> 變頻器 (900-0007M3) 輸入端子 R, S, T

PE-------------> 變頻器 PE 接地端子



變頻器輸出 U, V, W

|  |  |

U  V  W-------> 排線電機 (0.75kW)



控制端子：

左限位開關---------> DI1 - COM

右限位開關---------> DI2 - COM

啟停信號 (PLC)-----> DI3 - COM

PLC 模擬量 (0-10V)-> AI1 - GND

PLC 輸入------------> DO1 - COM

4. 參數設置

4.1 主收卷電機變頻器（900-0040G1）參數設置

參考手冊第5章“參數說明”，設置以下關鍵參數：

• F0-00（命令源）：設為1（端子控制），通過DI1控制啟停。

• F0-01（目標頻率給定方式）：設為2（AI1模擬量給定），通過電位器調節速度。

• F0-03（最大頻率）：設為50Hz（根據實際需求調整）。

• F0-09（電機額定頻率）：設為50Hz。

• F0-10（電機額定電壓）：設為380V。

• F1-00（DI1功能）：設為1（正轉運行）。

• F1-01（DI2功能）：設為2（反轉運行）。

• F6-12（電機過載保護）：設為150%（根據電機額定電流調整）。

• F7-00（通訊地址）：設為1（如果使用PLC通訊）。

4.2 排線電機變頻器（900-0007M3）參數設置

• F0-00（命令源）：設為1（端子控制），通過DI1和DI2控制正反轉。

• F0-01（目標頻率給定方式）：設為2（AI1模擬量給定），通過PLC調節速度。

• F0-03（最大頻率）：設為30Hz（排線電機速度較低，根據絲杠速比調整）。

• F0-09（電機額定頻率）：設為50Hz。

• F0-10（電機額定電壓）：設為380V。

• F1-00（DI1功能）：設為1（正轉運行）。

• F1-01（DI2功能）：設為2（反轉運行）。

• F1-02（DI3功能）：設為5（自由停機），與主收卷電機聯動。

• F6-12（電機過載保護）：設為150%。

5. 控制邏輯設計

5.1 速度同步邏輯

• 排線電機的速度需要與主收卷電機的速度同步。假設卷筒直徑為D，材料厚度為t，卷筒轉速為n（rpm），則材料收卷線速度為：

• 排線裝置的移動速度 $v_{\text{排線}}$ 需要與 $v$ 匹配，假設絲杠的螺距為p，排線電機轉速為 $n_{\text{排線}}$，則：

• 因此，排線電機轉速應為：

• 通過PLC計算 $n_{\text{排線}}$，并將對應的頻率信號（0-10V）輸出到排線變頻器的AI1端子。

5.2 往復運動控制

• 排線裝置通過左右限位開關控制往復運動：

• 當排線裝置到達左側限位時，左限位開關斷開，DI1信號失效，變頻器停止正轉，觸發DI2啟動反轉。

• 當排線裝置到達右側限位時，右限位開關斷開，DI2信號失效，變頻器停止反轉，觸發DI1啟動正轉。

5.3 張力控制

• 張力控制可以通過主收卷電機的轉速微調實現。如果需要更精確的張力控制，可以加裝張力傳感器，通過PLC采集張力信號，動態調整主收卷電機的轉速。

6. PLC、觸摸屏選配與應用

6.1 是否需要PLC和觸摸屏

• PLC：建議使用PLC來實現速度同步、往復運動控制和張力控制的邏輯運算，以及與變頻器的通訊。

• 觸摸屏：用于設置參數、監控運行狀態（如轉速、張力、故障信息）和操作控制（啟停、速度調節）。

6.2 選型推薦

• PLC：西門子S7-1200系列（如CPU 1214C DC/DC/DC）

• 理由：支持Modbus-RTU通訊（與變頻器兼容），有足夠的I/O點（數字量和模擬量），性價比高。

• 配置：帶模擬量輸入/輸出模塊（用于采集張力信號和輸出速度給定信號）。

• 觸摸屏：西門子KTP700 Basic（7英寸）

• 理由：與S7-1200兼容，支持Modbus通訊，界面友好，適合工業環境。

6.3 PLC與變頻器通訊

• 通訊方式：使用Modbus-RTU協議（參考手冊第6章）。

• 設置：

• 主收卷變頻器通訊地址（F7-00）設為1，波特率（F7-01）設為19200bps，數據格式（F7-02）設為8-E-1。

• 排線變頻器通訊地址（F7-00）設為2，波特率和數據格式同上。

• PLC程序：

• 讀取主收卷變頻器的轉速（寄存器U0-00）。

• 計算排線變頻器的目標頻率，寫入寄存器0x01。

• 監控故障狀態（寄存器U0-51~U0-71），若有故障則停機。

6.4 觸摸屏界面設計

• 主界面：顯示主收卷電機轉速、排線電機轉速、材料張力、運行狀態。

• 參數設置：設置卷筒直徑、材料厚度、絲杠螺距、最大轉速等。

• 控制按鈕：啟動、停止、急停、速度調節（通過滑動條）。

7. 控制示意圖（文字描述）

復制代碼

PLC (S7-1200)

|-------> RS485通訊 ------> 主收卷變頻器 (地址1)

|-------> RS485通訊 ------> 排線變頻器 (地址2)

|

|-------> 模擬量輸出 -----> 主收卷變頻器 AI1 (速度給定)

|-------> 模擬量輸出 -----> 排線變頻器 AI1 (速度給定)

|

|-------> 數字量輸入 -----> 左限位開關

|-------> 數字量輸入 -----> 右限位開關

|

|-------> 模擬量輸入 -----> 張力傳感器



觸摸屏 (KTP700)

|-------> 與PLC通訊，顯示和控制

8. 實施步驟

1. 安裝：按照手冊第3章要求，安裝變頻器和電機，確保通風良好，接線牢固。

2. 接線：按上述接線圖連接電源、電機和控制端子。

3. 參數設置：按第4節設置變頻器參數，測試電機運行是否正常。

4. PLC編程：編寫速度同步和往復運動控制邏輯，測試通訊功能。

5. 觸摸屏配置：設計界面，測試操作功能。

6. 調試：啟動收卷機，調整速度和張力參數，確保排線均勻。

9. 注意事項

• 安全：遵守手冊第1章的安全注意事項，確保接地可靠，避免誤操作。

• 電機參數調諧：如果使用矢量控制，需進行電機參數自整定（參考手冊第4章）。

• 故障排查：若出現過流、過壓等故障，參考手冊第7章進行排查。

通過以上方案，900系列變頻器可以很好地應用在收卷機的排線裝置上，實現速度同步、往復運動和張力控制等功能。如果需要更詳細的PLC程序或觸摸屏界面設計，可以聯系我們提供貼心服務。