默貝克MT110變頻器在旋切機中的應用方案
一、引言
旋切機作為木材加工行業的關鍵設備，主要功能是將原木旋切成均勻的薄木片（單板），這些單板廣泛應用于膠合板、家具、裝飾材料等產品的生產。為實現高效、精確的加工，旋切機需依賴多個電機的協同工作，包括驅動原木旋轉的主軸電機、負責切削的切刀電機、輸送單板的輸送帶電機以及控制切削厚度的進給電機。這些電機的轉速和扭矩需精確調節，以確保加工質量和生產效率。變頻器作為能靈活控制電機運行狀態的電氣設備，在旋切機中起著至關重要的作用。本文將詳細闡述默貝克MT110變頻器在旋切機各電機控制環節的應用，涵蓋功能分析、變頻器選型、接線設計、參數設置以及PLC和觸摸屏的集成應用。
二、旋切機功能分析
旋切機的核心任務是將原木加工成單板，其工作過程涉及原木的固定與旋轉、切刀的切削、單板的輸送以及切削厚度的精確控制。以下是對旋切機中各主要電機功能的詳細分析：
（一）主軸電機（旋轉功能）
功能：負責驅動原木旋轉，是旋切機中最核心的動力部件。
特點：功率需求較高，通常在5.5kW至15kW之間（視設備規模而定），需要穩定的轉速輸出，同時能夠根據加工需求動態調整轉速。
控制需求：變頻器需支持矢量控制模式，以保證低速時的高扭矩輸出，并能夠接受外部速度給定信號（如PLC輸出或電位器調節）。
（二）切刀電機（切削功能）
（三）輸送帶電機（輸送功能）
功能：將切削完成的單板平穩輸送出設備，確保生產連續性。
特點：功率較小，通常在0.75kW至2.2kW之間，要求速度與切削節奏匹配。
控制需求：變頻器需支持簡單的速度調節功能，可能需要與切刀電機聯動運行。
（四）進給電機（進給功能）
功能：控制切刀或原木的進給速度，直接決定單板的厚度。
特點：功率較小（0.75kW至1.5kW），可以是異步電機或伺服電機，要求高精度的速度控制。
控制需求：若使用異步電機，變頻器需支持高精度速度調節，并接受外部模擬量信號輸入；若使用伺服電機，則需搭配專用伺服驅動器。
（五）其他輔助電機
通過以上分析可以看出，旋切機的電機控制需求多樣，主軸電機和切刀電機需要高性能控制，而輸送帶電機和進給電機則更注重速度的穩定性和精確性。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變頻器應用方案
（一）變頻器應用位置
根據旋切機的功能特點，默貝克MT110變頻器可應用在以下關鍵電機位置：
主軸電機：采用MT110變頻器實現矢量控制，確保原木旋轉的穩定性。
切刀電機：使用MT110變頻器進行速度控制，與主軸電機同步運行。
輸送帶電機：通過MT110變頻器實現簡單的速度調節。
進給電機：若采用異步電機，可使用MT110變頻器進行高精度速度控制；若為伺服電機，則需另配伺服驅動器。
（二）變頻器選型
假設一臺中型旋切機的電機功率配置如下：
主軸電機：7.5kW
切刀電機：5.5kW
輸送帶電機：1.5kW
進給電機：1.1kW（異步電機）
根據電機功率和負載特性，選擇以下默貝克MT110變頻器型號：
主軸電機：MT110 - 7.5kW（額定功率7.5kW，380V三相）
切刀電機：MT110 - 5.5kW（額定功率5.5kW，380V三相）
輸送帶電機：MT110 - 1.5kW（額定功率1.5kW，380V三相）
進給電機：MT110 - 1.1kW（額定功率1.1kW，380V三相）
選型時需確保變頻器的額定容量略高于電機功率，以留出一定的余量，應對可能的過載情況。
（三）接線設計
以下以主軸電機（7.5kW）的MT110變頻器為例，詳細說明接線方式。其他電機的接線方式類似，僅需根據功率和控制需求調整。
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。
電機輸出：將變頻器的U、V、W端子連接至主軸電機的三相輸入端。
接地：將變頻器的接地端子和電機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）：
復制代碼電源（380V三相）L1 ---- RL2 ---- SL3 ---- T||---- 接地端子 ---- 地線|U ---- 電機U相V ---- 電機V相W ---- 電機W相||---- 電機接地端子 ---- 地線
2. 控制電路接線
MT110變頻器的控制端子包括數字輸入（DI）、模擬量輸入（AI）和繼電器輸出（RO）等。以主軸電機控制為例：
控制電路接線示意圖（文字描述）：
| PLC輸出 |
| Y0 ---- DI1（正轉啟動） |
| 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）參數設置
以主軸電機（7.5kW）的MT110變頻器為例，列出關鍵參數設置。假設MT110變頻器的參數編號與通用變頻器類似，具體設置如下：
P0.03（控制方式）：設為1（矢量控制無PG），適合主軸電機的高扭矩需求。
P0.04（運行命令來源）：設為1（端子控制），通過DI1/DI2控制啟停。
P0.06（頻率給定來源）：設為2（AI1模擬量輸入），通過PLC的0 - 10V信號給定速度。
P1.00（電機額定功率）：設為7.5（7.5kW）。
P1.01（電機額定電壓）：設為380（380V）。
P1.02（電機額定頻率）：設為50（50Hz）。
P1.03（電機額定轉速）：設為1460（假設為4極電機，50Hz時轉速約為1460rpm）。
P2.00（加速時間）：設為5（5秒），避免啟動沖擊。
P2.01（減速時間）：設為5（5秒），確保平穩停止。
P5.00（DI1功能）：設為1（正轉運行）。
P5.01（DI2功能）：設為2（停止）。
P6.00（繼電器輸出功能）：設為1（故障輸出）。
其他電機的參數設置需根據具體功能調整：
切刀電機：加速/減速時間可設為3秒，以適應快速啟停需求。
輸送帶電機：可采用V/F控制（P0.03 = 0），簡化控制邏輯。
進給電機：需高精度速度控制，可調整AI1的增益和偏置參數（如P4組參數）。
參數設置示例表格：
| 參數編號 | 描述 | 主軸電機設置 | 切刀電機設置 | 輸送帶電機設置 | 進給電機設置 |
|---|
| P0.03 | 控制方式 | 1（矢量） | 1（矢量） | 0（V/F） | 1（矢量） |
| P0.04 | 運行命令來源 | 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 | 電機額定功率（kW） | 7.5 | 5.5 | 1.5 | 1.1 |
| P2.00 | 加速時間（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
| P2.01 | 減速時間（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
（五）PLC和觸摸屏選配及應用
1. 選型
為實現旋切機的自動化控制，需配備PLC和觸摸屏：
2. PLC程序設計
PLC負責協調各電機的工作，主要功能包括：
啟停控制：通過PLC輸出點（如Y0、Y1）控制各變頻器的DI1/DI2，實現電機的啟停。
速度調節：通過PLC的模擬量輸出模塊（0 - 10V）控制變頻器的AI1，動態調整各電機速度。
同步控制：通過程序計算主軸電機與切刀電機的速度比例，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）將故障信號反饋至PLC輸入點（如X0），觸發報警。
PLC控制示意圖（文字描述）：
| PLC |
| Y0 ---- 主軸變頻器DI1（啟動） |
| 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） |
| 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; // 主軸電機啟動信號 |
| Stop_Main : BOOL; // 主軸電機停止信號 |
| Speed_Main : REAL; // 主軸電機速度（0 - 10V） |
| Start_Feed : BOOL; // 進給電機啟動信號 |
| Stop_Feed : BOOL; // 進給電機停止信號 |
| Speed_Feed : REAL; // 進給電機速度（0 - 10V） |
| Start_Conveyor : BOOL; // 輸送帶電機啟動信號 |
| Stop_Conveyor : BOOL; // 輸送帶電機停止信號 |
| Speed_Conveyor : REAL; // 輸送帶電機速度（0 - 10V） |
| END_VAR |
|
|
| // 主軸電機控制 |
| IF Start_Main AND NOT Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#83; // 運行正轉 |
| Inverter_Main.FrequencyReference := Speed_Main * 5; // 0 - 10V對應0 - 50Hz |
| ELSE IF Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#80; // 停止 |
| END_IF |
|
|
| // 進給電機控制 |
| 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. 觸摸屏界面設計
觸摸屏用于參數設置和運行狀態監控，主要界面包括：
主界面：顯示各電機的運行狀態（運行/停止）、當前速度（Hz）、故障狀態。
參數設置界面：設置各電機的目標速度（通過PLC的AO輸出）、單板厚度（通過進給電機速度調節）。
報警界面：顯示變頻器故障信息（如過載、過熱），并提供復位按鈕。
（六）安全事項
為確保設備的安全運行，需注意以下事項：
電氣安全：確保變頻器和電機的接地可靠，避免漏電風險。
操作安全：在觸摸屏上設置急停按鈕，通過PLC控制所有變頻器同時停止。
過載保護：在變頻器參數中設置過載保護功能（如P9組參數），防止電機過熱。
維護安全：定期檢查變頻器的散熱風扇和接線端子，確保長期運行的穩定性。
四、總結
通過以上方案，默貝克MT110變頻器能夠全面滿足旋切機的控制需求：
該方案的優勢在于其模塊化設計和靈活性，用戶可根據實際需求調整電機功率、變頻器型號和控制參數。同時，通過PLC和觸摸屏的集成，旋切機能夠實現更高的自動化水平，顯著提升生產效率和產品質量。
