普傳科技PI9230系列變頻器在圓木旋切機上的應用

來源：大連普傳科技股份有限公司

前言

近年來國內建材、家具、裝潢等行業得到了空前發展，促使人造板、膠合板等制造產業快速發展，對木材旋切設備的需求也與日俱增。但縱觀目前國內所使用的旋切機設備相對比較落后，自動化程度低、生產效率也低。因此，新型旋切機設備的研制成為生產企業當務之急。

經了解目前多層板生產廠家在單板生產過程中,大多采用有卡定心圓木旋切機，這種設備加工精度高，質量好。但是,由于卡心的存在，當所旋切圓木直徑在200mm 左右時，就無法在有卡旋切機上加工；而且圓木直徑較小時，圓木剛度降低，旋切單板質量較差，如果將剩余的木芯拋棄或加工成木工芯板,均會造成原材料的極大浪費，從而增加單板的生產成本。于是廠家普遍采用無卡圓木旋切機對剩余木芯進行再次旋切， 以使原材料得到了充分利用。本文將著重論述變頻器在有卡旋切機上的應用。

一、旋切機的分類

旋切機按所加工圓木是否繞自身軸線旋轉分為同心旋切和偏心旋切兩類。同心旋切機又分有卡軸旋切機和無卡軸旋切機兩種，有卡軸旋切機中木段由卡軸來驅動，也可由卡軸與動力防彎壓輥或刺盤聯合來驅動。由卡軸旋切機按卡軸對木段的夾緊方法又分為機械夾緊和液壓夾緊；按木段每段的卡軸數又可分為單卡軸和雙卡軸。機械夾緊的卡軸均為單卡軸；液壓夾緊的軸有單卡軸和雙卡軸。其中，偏心旋切可獲得精美的徑向花紋，但生產率比同心旋切的低。旋切機按旋切木段的尺寸可分為大、中、小型，大型旋切機可旋切木段最大長度在2m以上，木段最大直徑可達1.6m；中型旋切機旋切木段長度為1-2m，木段直徑在0.5-1.6m；小型旋切機旋切木段的最大長度一般在1m以下，直徑在0.5m以下。

二、旋切的基本原理

旋切的一般方法是：左右卡軸夾緊木段兩端并帶動其旋轉，安裝在刀床上的旋刀刀刃平行于卡軸軸線并沿其垂直方向作進給運動，沿木段年輪方向旋切出等厚的單板無論是恒轉速旋切，還是恒線速旋切，為了獲得一定厚度的單板，都應使卡軸每轉一轉，刀床的進給量保持不變，其進給量大小等于單板的名義厚度，改變這個進給量，就可獲得不同厚度的單板。

三、旋切系統描述

木工旋切機用于將圓木沿徑向，刨切成厚薄均勻的整張木皮，作為制造人造膠合板的原材料。

木工旋切機由以下幾部分組成：主傳動電機、減速箱、壓輥、進給電機、減速機、進給絲桿、被動輥以及刀床、刀床位移傳感器等。

主傳動電機帶動壓輥恒速運行，被動輥和刀床則由進給電機推動，根據圓木的實時直徑（D0）和設定的木皮厚度（h）變速運行。直徑越小，進給電機推動刀床的速度就越快，進給速度N=F﹙D0,h﹚，從而保證刨出的木皮厚薄均勻。

傳統圓木無心旋切機的控制主要是采用T2 系列電磁調速器變頻調速的方法，通過采用手動調節旋扭或用凸輪曲線調節的方式改變控制器的輸入電壓來改變電機的速度。這種旋切控制方法產生的板厚誤差達1mm 之多。因此設計一套能夠準確控制旋刀移動速度達到控制旋切板材厚度的系統就顯得尤為重要。系統設計的基本思路：

(1)建立準確的數學模型;

(2)替代原有的速度控制系統，達到精確的速度控制。

四、使用普傳PI9000系列變頻器的優勢

1、變頻器采用了DSP（32 位數字信號處理器）為核心的控制單元，實現高速性能控制；

2、根據刀床位移傳感器的檢測數據，實時高速計算刀床進給速度，刨切木皮厚薄均勻，精度高，表面光滑；

3、切削厚度連續可設定，0.1mm 厚度誤差，滿足不同規格需求；

4、優異速度控制精度，低頻轉矩特性，良好弱磁控制；

5、自動識別電機參數，智能整定到最佳控制模式；

6、結構簡單，低成本，高可靠性，安裝調試簡單，工人操作方便；

7、針對復雜的旋切對象，啟動轉矩大，確保電機在低速重切削時有強勁切削力并且出力均勻,保證旋切的平穩及高速停刀再啟動工作；

8、調速范圍寬，旋切速度快，生產效率高，能夠滿足較高出板線速度要求的場合。

五、PI9000 現場參數設置及詳解

現場旋切機主電機為一臺三相交流異步電動機，功率為30kW，六極，額定頻率為50Hz，額定電壓為380V，額定電流為60A，額定轉速為980r/m，防護等級為IP44。選45KW 變頻器（PI9230 045G3），采用矢量控制方式，實際運行電流在額定電流的70%左右，考慮帶載啟動及不同木料的負載擾動，變頻器加大了兩檔，按調試后運行情況來看，該現場選用37KW 變頻器也夠用。PI9000 系列變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多重保護功能和故障信號輸出，能效保證系統安全高效的運行。該現場存在木屑粉塵，注意變頻器的防塵，實際使用時變頻器裝在電控柜內，柜子具備防塵功能。

參數設置，F0.00=0（無PG 矢量控制，需要先輸入b0.00-b0.05 電機參數,b0.27 設為1 后按下RUN 鍵運行，進行異步電機靜止自學習；然后脫開電機，b0.27 設為2 后按下PUN 鍵運行，進行異步電機全面自學習）

F0.11=1 （端子控制）

F0.03=2 （頻率指令由模擬輸入AI1 給定）

F0.13=30 (加速時間)

F0.14=30 （減速時間）

變頻器控制原理圖：

結束語

普傳變頻器在旋切機上的應用簡化了傳統旋切機的機械結構，消除了傳統機械設備因磨損造成的誤差，提高了旋切精度。提高了機械設備的效率和木材的利用率。 通過變頻調速取代傳統勵磁調速，節能效果明顯，選用時需注意變頻器選型及防塵。