雙變頻電機同步及聯動_變頻電機_渦輪蝸桿減速箱

雙變頻電機同步及聯動

2013/9/2 16:47:50

二．雙變頻電機同步及聯動實驗演示

兩個電機或更多個電機的同步及聯動問題，是生產中經常需要的一種應用，由于生產中通過變頻器對電機的調速已經做的很多，雙變頻電機或多變頻電機是否就能夠實現同步及聯動，而無需更換成伺服電機？

1， 1.機械剛性連接，這是最直接的方法，可通過機械同軸、機械凸輪開關組合實現。但這個涉及到機械結構設計的允許，而多軸機械凸輪開關組的成本不低。

2， 2. 變頻器同速指令的開環“同步”，一個變頻器一拖二，或相同的電位器-電壓指令給多個變頻器的同速指令，由于電位器或電流、電壓的模擬量精度較低，這種同速指令本身的精度不高，更何況各個電機的負載可能不同，電機實際速度的滯后，最終的結果是各個電機實際速度有偏差，即使很小，時間累積下相互位置越來越偏，而無法同步。

3， 3. 變頻器PG卡+增量編碼器信號反饋的同步，在歐日中高端變頻器中已經設置此項功能，有變頻電機附加增量編碼器信號，反饋給PG卡，由此內部做反饋位置同步對比，調整變頻器速度輸出量值，而達到同步。確實此類同步已經是真正意義上的位置同步了，但是一方面是需要中高檔的變頻器，并配置PG卡，成本較高；另一方面增量脈沖信號對于變頻器內部的逆變過程中的諧波抗干擾較差，常有丟脈沖而失位，或停電剎車后的兩個電機慣性不一致，位置出現偏差，增量編碼器沒有位置“停電記憶”能力，而使“同步”不再可能。

有沒有即經濟又方便，而且能確保雙電機或多電機“同步”的實現？為此，我們提出了絕對值編碼器信號反饋給PLC，控制變頻器速度調整的同步糾偏方案，并進行同步實驗演示。這種同步演示常常在展會上看到由伺服電機做出，而此次上海精浦在2013上海機床展上選擇了最普通的變頻電機演示。

一．配置

兩個普通變頻電機+渦輪蝸桿減速箱，電機功率0.25KW，沒有安裝電磁剎車；

兩個臺達最經濟的變頻器；

兩個絕對值編碼器，上海精浦機電兩個絕對值編碼器GMX425，Canopen信號，國產品牌GEMPLE價格低；

基于一個最經濟的國產化小型PLC（深圳矩形N80），并按我公司要求配置Can接口及參數定制的PFC80同步控制器。

輸入：編碼器Can信號，上行下行指令，輸出：電機啟、停、正反轉，兩路模擬量給變頻器調速。

國產3.5寸觸摸屏，設置位置及輸出電流。

工作原理

——編碼器安裝于渦輪蝸桿減速箱低速端上，與機械輸出軸同軸，減速箱背隙誤差被排除；這種標準的渦輪蝸桿減速箱低速端都有兩面輸出軸，可一面給機械輸出，一面給編碼器。如圖所示。

——兩個編碼器信號以Can總線接入PLC，地址01，64，波特率500KHz;

——PLC接收兩個絕對值編碼器信號，做絕對值位置同步對比，同時輸出兩路4—20mA（或0-10V）分別給兩個變頻器；

——變頻器獲得的速度指令即模擬量信號，是PLC根據兩個編碼器絕對位置比較后，根據位置偏差計算給出的，以保證兩個電機的絕對位置在偏差范圍內。

——停車位置，電機提前位置多點連續減速，至停車點前速度基本一致，停車位置由絕對值編碼器保證，準確位置停車、同步，并不受停電后位置移動影響。

三．實驗演示

電機較高速（大于100Hz）向前運行一段，同步停止，反向返回；

電機中速（50Hz左右）向前運行，同步停止，反向返回；

電機較低速（小于50Hz）向前運行，同步停止，反向返回。

循環重復以上運行。視頻見附件。

實驗情況匯總：

1. 由于沒有安裝剎車，在高速運行段初時調試時停車位置較難一致，但在增加減速點多級減速后，調試出到剎車時速度基本一致，再停車，位置重復性好，停車位置同步。

2. 中速段基本同步。

3. 低速段只用了一點位置減速，停車位置反而不及高速段多級減速重復性好。

4. 對于電機位置、速度反饋閉環控制，控制原理接近伺服原理，但是由于減速及停車時的力矩無法實現控制，是依賴于慣性阻力，故此同步的速度響應及停車位置無法與伺服電機相比，但由于始終處于絕對值位置反饋閉環中，偏差始終保持在一個允許范圍內。速度響應及精度對于大部分的生產應用可以滿足，尤其是流水線多電機同步，及機械加工設備的多電機同步。

四．說明及意義

1. 從原理上講，對于電機2臺還是2臺以上的同步及聯動，控制原理是一樣的，就是增加多路編碼器反饋及輸出電流。同樣，對于單變頻電機的速度、位置可做雙閉環控制，實現電子凸輪開關的較高精度的定位控制。

2. 編碼器選擇Can總線，是為了說明其可連接多個編碼器實現多路控制，如果只是兩路同步，也可選擇其他形式的信號，例如GEMPLE簡單經濟的RS485，或SSI（歐系變頻器PG卡較多選用SSI信號，做雙路同步）。