采用以下兩種控制方式讓多臺電機實現(xiàn)同步控制

在汽車涂裝行業(yè)中，由于傳動鏈一般為幾百米至上千米不等，因此傳動鏈驅(qū)動通常采用幾臺電機同時驅(qū)動，要求幾臺電機速度同步才能保證傳動鏈的正常運行，否則就會產(chǎn)生鏈條堆積或斷裂，使系統(tǒng)不能很好地運行。本文將重點介紹基于三菱CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的FR500系列變頻器在傳動鏈多臺電機同步控制的應(yīng)用。

一、前言

目前在汽車涂裝行業(yè)中由于涂裝加工工藝流程較多，且規(guī)模較大，機械化生產(chǎn)線取代人工生產(chǎn)線。被加工工件多數(shù)采用吊空線或地盤線輸送，在整個加工工藝流程中循環(huán)運行。傳動鏈一般都很長，幾百米至幾千米不等。這樣，一臺電機驅(qū)動根本實現(xiàn)不了，就要求幾臺電機同時驅(qū)動一條傳動鏈，就必須讓電機實現(xiàn)同步控制，否則鏈條就容易堆積或斷裂。

二、系統(tǒng)控制原理

以往解決多臺電機作同步控制時多數(shù)廠家大都采用以下兩種控制方式。

1、采用滑差調(diào)速電機拖動（俗稱VS馬達控制器或速比控）。利用行程開關(guān)調(diào)整滑差。VS馬達控制器是一種相當(dāng)簡單的帶電壓負(fù)反饋的，單相晶閘管整流控制器，其控制器輸出一個直流供應(yīng)給VS馬達的勵磁線圈。此控制系統(tǒng)的負(fù)載特性相當(dāng)差，低速時速度極不穩(wěn)定，容易造成系統(tǒng)鏈條堆積或斷裂，且故障率很高。

2、采用變頻器加異步電機拖動，利用行程開關(guān)調(diào)整速差。其控制原理是：在鏈條的每一傳動段中，安裝一個驅(qū)動座和一個調(diào)整座。調(diào)整座是可以移動的，可以用于存儲過多的鏈條，當(dāng)鏈條區(qū)段速度不一致時，鏈條會伸長和收緊。這樣調(diào)整座的移動會讓其行程開關(guān)發(fā)生狀態(tài)變化，從而調(diào)整馬達的速度，使之達到平衡輸送的目的。此系統(tǒng)工作時，調(diào)整是靠行程開關(guān)來檢測，各區(qū)段鏈條的伸長和收緊。我們知道調(diào)整座不可能做得太長，行程開關(guān)也不能安裝太多。因此，馬達的速度調(diào)整是有級的、跳變的。調(diào)整幅度較大，調(diào)整座不斷調(diào)整，導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁動作。機械磨損快，且傳動鏈運行速度波動較大。

現(xiàn)就我在武漢本田PO保險杠/儀表盤輸送鏈雙電機同步輸送應(yīng)用一例介紹一種基于三菱CC-LINK控制網(wǎng)絡(luò)的雙電機同步控制原理。

1、項目來源：由于合成樹脂車間（以下簡稱PO車間）生產(chǎn)的保險杠、儀表盤需要搬送到涂裝車間進行裝配，整個輸送鏈跨度為兩個車間，實際來回總長約為710米，因此用一臺電機就根本無法實現(xiàn)整條鏈條的驅(qū)動。所以需要兩臺電機同時驅(qū)動，兩臺電機的同步運行成為此次項目的關(guān)鍵點所在。

2、控制原理：整條輸送鏈采用CC-LINK總線控制方式，電機采用變頻驅(qū)動，以實現(xiàn)速度連續(xù)可調(diào)。兩臺電機的驅(qū)動變頻器通過CC-LINK通信卡掛在CC-LINK網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)變頻器與主控PLC之間的通信，PLC通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對變頻器運行頻率、運行方向、控制模式的設(shè)定，以及電機的運行速度，運行方向，運行電流、變頻器各種報警信息的讀取并實時地顯示到人機界面上，方便維修人員對故障信息的處理。

兩臺電機分別通過各自的旋轉(zhuǎn)編碼器（以下簡稱PLG）將實際運行速度反饋給各自的變頻器，通過設(shè)定變頻器相關(guān)參數(shù)以實現(xiàn)變頻器的PLG反饋控制功能，該功能能將PLG檢測到的電機實際運行速度反饋給變頻器，自動地補償速度的變化，因此，即使負(fù)荷波動，也可以保持電機速度的穩(wěn)定。

在實際生產(chǎn)運行當(dāng)中，由于機械上不可能使得兩臺電機在驅(qū)動站輸出的鏈條實際速度完全一致，速度會有一定的偏差，這種偏差在相當(dāng)?shù)囊欢芜\行時間累積后就會使兩臺驅(qū)動電機的張緊裝置出現(xiàn)一個太緊而另一個太松的現(xiàn)象。為了消除這種由于偏差累積而出現(xiàn)的現(xiàn)象，在機械上兩臺電機張緊裝置上各安置了5個行程開關(guān)，其工作原理如下：

1）1、5號行程開關(guān)為極限保護位置，當(dāng)此開關(guān)發(fā)號時線體停止運行。

2）2、4號行程開關(guān)為鏈過松、過緊極限開關(guān)，當(dāng)此開關(guān)發(fā)號時，表示鏈條由于機械上的偏差積累結(jié)果而出現(xiàn)鏈條在一個張緊站出現(xiàn)堆積，在另外一個張緊站出現(xiàn)極度張緊現(xiàn)象，這時PLC通過軟件上控制一臺變頻器的輸出頻率，以調(diào)整鏈條在兩個驅(qū)動站之間的分布。

3）3號行程開關(guān)為鏈條正常位開關(guān)，正常工作時此開關(guān)發(fā)號。

三、系統(tǒng)硬件配置

1、PLC選用三菱Q02HCPU，并配置CC-LINK通信卡QJBT11N。

2、變頻器選用三菱FRA540系列變頻器，并配置三菱CC-LINK通信卡FR-A5NC以及旋轉(zhuǎn)編碼器反饋卡FR-A5AP，以實現(xiàn)變頻器掛在CC-LINK網(wǎng)絡(luò)上并通過編碼器反饋電機實際運行速度形成閉環(huán)速度反饋控制的目的。

3、旋轉(zhuǎn)編碼器選用歐姆龍E6C2-CWZ1X系列。線性TTL電平輸出，分辨率1024。

4、人機界面選用三菱GOT900系列，通過匯流排與PLC通信。

四：系統(tǒng)通信程序軟件設(shè)計

五：變頻器PLG反饋控制相關(guān)參數(shù)設(shè)置

1、Pr144： 電機極對數(shù) 設(shè)置參考值：102、104、106或108。

2、Pr369 ：PLG分辨率 設(shè)置參考值：1000、1024或更高。

3、Pr359 ：PLG旋轉(zhuǎn)方向 設(shè)置參考值：0（CW）、1（CCW）。

4、Pr370 ：控制模式選擇（PLG反饋控制或矢量控制） 設(shè)置參考值：0、1、2。

5、Pr367 ：速度反饋范圍設(shè)置 設(shè)置參考值：根據(jù)下列公式設(shè)置電機在正常速度工作時，系統(tǒng)允許的偏差范圍。Fsp=（電機同步轉(zhuǎn)速-電機額定速度）*電機極數(shù)/120

6：Pr368 ：反饋量 當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定或?qū)λ俣茸兓磻?yīng)慢時請設(shè)置此參數(shù)。 設(shè)置參考值：當(dāng)該設(shè)定值大于1時，系統(tǒng)對因負(fù)載變化引起的速度波動反應(yīng)較快，能很快自行調(diào)節(jié)。但容易出現(xiàn)過流或電機旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象；當(dāng)該設(shè)定值小于1時，系統(tǒng)對因負(fù)載變化引起的速度波動反應(yīng)較慢，不能很快自行調(diào)節(jié)。

六、結(jié)束語

本系統(tǒng)在優(yōu)化參數(shù)值之后，傳動鏈的運行非常穩(wěn)定。速度從0-16m/min連續(xù)可調(diào)，完全滿足了用戶的工藝生產(chǎn)要求。而且本系統(tǒng)電氣器件配置簡煉，邏輯清晰，與以往通過模擬量同步控制相比，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)定頻率是一種高精度的頻率設(shè)定，其具有通訊速率高，穩(wěn)定可靠，接線簡單等優(yōu)點，而且在模擬量控制時，輸出端經(jīng)過一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過導(dǎo)線，進入輸人端（變頻器）又需要 經(jīng)過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器才能參與控制。兩個轉(zhuǎn)換器位數(shù)不同和導(dǎo)線損耗都可能造成一定誤差，而通訊傳遞直接是數(shù)字量不需要轉(zhuǎn)換，沒有誤差，在傳輸過程中不會造成損耗，而且響應(yīng)速度率也會很高。此方案在汽車行業(yè)應(yīng)用中是一個性價比優(yōu)良的方案。此方案已經(jīng)在武漢東風(fēng)本田汽車有限公司客戶成功應(yīng)用。
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