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      不同輸送方式對變頻器的應用要求

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      不同輸送方式對變頻器的應用要求

      在轉接工位、旋轉工位以及過渡工位,通常需要使用變頻器進行控制。根據用戶對成本控制、系統架構和維護的考慮,應用于輥床輸送的變頻器通常分為柜內集中控制方式和現場分布式控制方式。柜內集中控制方式成本更低,而且可以通過“一卡多機”的方式使用共享通訊模塊,進一步降低成本。由于輥床輸送控制方式簡單,采用ABPowerFlex40系列小型變頻器就能勝任,但是它需要單獨增加通訊卡用于現場總線控制。最新推出的PowerFlex525變頻器已經內置了EtherNet/IP通訊網卡,比原來額外添加通訊模塊更為便宜,因此將在今后的項目中得到廣泛應用。現場分布式控制方式是將IP67防護等級的變頻器就近安裝在電機附近,同時將所需的傳感器信號接入到變頻器中。目前,ABArmorStart284D系列防護型變頻器已經被大量應用。

      1高速輥床輸送方式

      在車身車間,由于焊接工位輸送時間占用節拍較長,已經成為制約生產效率的瓶頸。在提供輥床輸送速度的同時,還要提高定位控制精度,使其滿足焊接要求。傳統的輥床控制方式,通過傳感器進行減速、停止信號采集,通過PLC可編程邏輯控制器進行邏輯判斷與控制,已經不能滿足這一應用要求。現在,普遍的方式是將編碼尺安裝在橇體上,位置讀取頭安裝在輥床上,實時讀取雪橇的位置數據,將其通過SSI格式反饋給ABPowerFlex755變頻器的絕對值編碼器反饋卡中,并將電機的轉速信息傳輸給變頻器的增量式編碼器,從而實現速度環和位置環的雙重控制,通常電機功率為5.5KW,變頻器選擇7.5KW或11KW。由于雪橇要從一個工位輸送到另外一個工位,變頻器有一段時間并不能檢測到橇體的編碼尺,這樣就需要利用PowerFlex755內部DeviceLogix程序進行就地控制,在不能檢測到編碼尺或者不需要位置控制時,切換到速度控制方式。基于變頻器內部邏輯的控制,大大提高了系統的相應速度,是傳統PLC控制無法實現的。以轎車焊裝線為例,PowerFlex755高速輥床輸送速度為5秒,定位精度為0.8mm,而傳統控制方式需要12秒以上,還需要通過額外的夾頭或定位機構進行定位。

      2升降機輸送方式

      無論是鏈式輸送線的吊具升降機,還是雪橇線的升降機,升降機的運行節拍通常是整個輸送線的瓶頸。另外,升降機電機何時能夠松開抱閘,關系到整個系統的安全性,也是控制的難點。過去,通常利用PLC控制升降機電機的抱閘,在電機運行后,讓它滯后一段時間松開抱閘,這樣會對抱閘造成一定的磨損,不利于升降機的長期運行,而且一旦變頻器出現問題,或者抱閘時間掌握不準確,就會出現升降機“飛車”運行的危險。為了解決這一難題,ABPowerFlex40或者PowerFlex525變頻器,已經具備EMBrake電氣-機械聯動抱閘功能,可以通過變頻器直接控制電機抱閘,無需編碼器反饋信號,就能實現平穩運行,很好地解決了抱閘聯動問題。針對高速、高精度控制升降機,也可以采用編碼尺的方式反饋升降機位置,利用ABPowerFlex755變頻器進行全程位置控制。同時,利用TorqueProveTM轉矩校驗功能,驗證變頻器對電機控制的轉矩是否已經建立,如果確認轉矩建立無誤,才將電機抱閘釋放。這一功能比EMBrake電氣-機械聯動抱閘效果更好,響應速度更快。

      3輸送線對變頻器安全控制的要求

      在汽車制造過程中,存在大量的人機交互過程,如何保護人員和設備不受到變頻器意外起動的傷害,或者能夠在出現危險情況時,及時可靠地關斷變頻器的輸出,已經成為設計人員必須考慮的問題。過去,通常在變頻器進線或出現側安裝安全接觸器,從而實現對變頻器輸出的關斷,這一方式不僅需要占用較多I/O點,而且接線麻煩,容易造成故障。目前,在常規應用中,PowerFlex525變頻器已經內置了安全關斷功能,PowerFlex755則需要添加額外的選項卡,通過Safe-Torque-Off安全轉矩關斷卡,直接切斷變頻器內部IGBT的觸發電路,從而實現變頻器的安全關斷。

      4結束語

      本文簡要介紹了不同輸送形式對變頻器的要求,列舉了ABPowerFlex系列變頻器在輸送線中的應用情況。隨著用戶對輸送工藝要求的不斷提高,廠家新產品的不斷推出,將為變頻器在汽車行業輸送線中的應用帶來更為豐富的選擇。

      作者:王強單位:中國汽車工業工程公司自控工程院

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