默贝克MT110变频器在旋切机中的应用方案
一、引言
旋切机作为木材加工行业的关键设备，主要功能是将原木旋切成均匀的薄木片（单板），这些单板广泛应用于胶合板、家具、装饰材料等产品的生产。为实现高效、精确的加工，旋切机需依赖多个电机的协同工作，包括驱动原木旋转的主轴电机、负责切削的切刀电机、输送单板的输送带电机以及控制切削厚度的进给电机。这些电机的转速和扭矩需精确调节，以确保加工质量和生产效率。变频器作为能灵活控制电机运行状态的电气设备，在旋切机中起着至关重要的作用。本文将详细阐述默贝克MT110变频器在旋切机各电机控制环节的应用，涵盖功能分析、变频器选型、接线设计、参数设置以及PLC和触摸屏的集成应用。
二、旋切机功能分析
旋切机的核心任务是将原木加工成单板，其工作过程涉及原木的固定与旋转、切刀的切削、单板的输送以及切削厚度的精确控制。以下是对旋切机中各主要电机功能的详细分析：
（一）主轴电机（旋转功能）
功能：负责驱动原木旋转，是旋切机中最核心的动力部件。
特点：功率需求较高，通常在5.5kW至15kW之间（视设备规模而定），需要稳定的转速输出，同时能够根据加工需求动态调整转速。
控制需求：变频器需支持矢量控制模式，以保证低速时的高扭矩输出，并能够接受外部速度给定信号（如PLC输出或电位器调节）。
（二）切刀电机（切削功能）
（三）输送带电机（输送功能）
功能：将切削完成的单板平稳输送出设备，确保生产连续性。
特点：功率较小，通常在0.75kW至2.2kW之间，要求速度与切削节奏匹配。
控制需求：变频器需支持简单的速度调节功能，可能需要与切刀电机联动运行。
（四）进给电机（进给功能）
功能：控制切刀或原木的进给速度，直接决定单板的厚度。
特点：功率较小（0.75kW至1.5kW），可以是异步电机或伺服电机，要求高精度的速度控制。
控制需求：若使用异步电机，变频器需支持高精度速度调节，并接受外部模拟量信号输入；若使用伺服电机，则需搭配专用伺服驱动器。
（五）其他辅助电机
通过以上分析可以看出，旋切机的电机控制需求多样，主轴电机和切刀电机需要高性能控制，而输送带电机和进给电机则更注重速度的稳定性和精确性。默贝克MT110变频器凭借其灵活的控制模式和丰富的功能，成为满足这些需求的最佳选择。
三、默贝克MT110变频器应用方案
（一）变频器应用位置
根据旋切机的功能特点，默贝克MT110变频器可应用在以下关键电机位置：
主轴电机：采用MT110变频器实现矢量控制，确保原木旋转的稳定性。
切刀电机：使用MT110变频器进行速度控制，与主轴电机同步运行。
输送带电机：通过MT110变频器实现简单的速度调节。
进给电机：若采用异步电机，可使用MT110变频器进行高精度速度控制；若为伺服电机，则需另配伺服驱动器。
（二）变频器选型
假设一台中型旋切机的电机功率配置如下：
主轴电机：7.5kW
切刀电机：5.5kW
输送带电机：1.5kW
进给电机：1.1kW（异步电机）
根据电机功率和负载特性，选择以下默贝克MT110变频器型号：
主轴电机：MT110 - 7.5kW（额定功率7.5kW，380V三相）
切刀电机：MT110 - 5.5kW（额定功率5.5kW，380V三相）
输送带电机：MT110 - 1.5kW（额定功率1.5kW，380V三相）
进给电机：MT110 - 1.1kW（额定功率1.1kW，380V三相）
选型时需确保变频器的额定容量略高于电机功率，以留出一定的余量，应对可能的过载情况。
（三）接线设计
以下以主轴电机（7.5kW）的MT110变频器为例，详细说明接线方式。其他电机的接线方式类似，仅需根据功率和控制需求调整。
1. 主电路接线
电源输入：将三相380V电源分别接入变频器的R、S、T端子。
电机输出：将变频器的U、V、W端子连接至主轴电机的三相输入端。
接地：将变频器的接地端子和电机的接地端子连接至地线，确保电气安全。
主电路接线示意图（文字描述）：
复制代码电源（380V三相）L1 ---- RL2 ---- SL3 ---- T||---- 接地端子 ---- 地线|U ---- 电机U相V ---- 电机V相W ---- 电机W相||---- 电机接地端子 ---- 地线
2. 控制电路接线
MT110变频器的控制端子包括数字输入（DI）、模拟量输入（AI）和继电器输出（RO）等。以主轴电机控制为例：
控制电路接线示意图（文字描述）：
| PLC输出 |
| Y0 ---- DI1（正转启动） |
| Y1 ---- DI2（停止） |
| COM ---- PLC公共端 |
|
|
| PLC模拟量输出 |
| 0 - 10V ---- AI1（速度给定） |
| GND ---- GND |
|
|
| 变频器继电器输出 |
| RO1A ---- X0（PLC输入，故障检测） |
| RO1B ---- PLC公共端 |
（四）参数设置
以主轴电机（7.5kW）的MT110变频器为例，列出关键参数设置。假设MT110变频器的参数编号与通用变频器类似，具体设置如下：
P0.03（控制方式）：设为1（矢量控制无PG），适合主轴电机的高扭矩需求。
P0.04（运行命令来源）：设为1（端子控制），通过DI1/DI2控制启停。
P0.06（频率给定来源）：设为2（AI1模拟量输入），通过PLC的0 - 10V信号给定速度。
P1.00（电机额定功率）：设为7.5（7.5kW）。
P1.01（电机额定电压）：设为380（380V）。
P1.02（电机额定频率）：设为50（50Hz）。
P1.03（电机额定转速）：设为1460（假设为4极电机，50Hz时转速约为1460rpm）。
P2.00（加速时间）：设为5（5秒），避免启动冲击。
P2.01（减速时间）：设为5（5秒），确保平稳停止。
P5.00（DI1功能）：设为1（正转运行）。
P5.01（DI2功能）：设为2（停止）。
P6.00（继电器输出功能）：设为1（故障输出）。
其他电机的参数设置需根据具体功能调整：
切刀电机：加速/减速时间可设为3秒，以适应快速启停需求。
输送带电机：可采用V/F控制（P0.03 = 0），简化控制逻辑。
进给电机：需高精度速度控制，可调整AI1的增益和偏置参数（如P4组参数）。
参数设置示例表格：
| 参数编号 | 描述 | 主轴电机设置 | 切刀电机设置 | 输送带电机设置 | 进给电机设置 |
|---|
| P0.03 | 控制方式 | 1（矢量） | 1（矢量） | 0（V/F） | 1（矢量） |
| P0.04 | 运行命令来源 | 1（端子） | 1（端子） | 1（端子） | 1（端子） |
| P0.06 | 频率给定来源 | 2（AI1） | 2（AI1） | 2（AI1） | 2（AI1） |
| P1.00 | 电机额定功率（kW） | 7.5 | 5.5 | 1.5 | 1.1 |
| P2.00 | 加速时间（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
| P2.01 | 减速时间（秒） | 5 | 3 | 2 | 2 |
（五）PLC和触摸屏选配及应用
1. 选型
为实现旋切机的自动化控制，需配备PLC和触摸屏：
2. PLC程序设计
PLC负责协调各电机的工作，主要功能包括：
启停控制：通过PLC输出点（如Y0、Y1）控制各变频器的DI1/DI2，实现电机的启停。
速度调节：通过PLC的模拟量输出模块（0 - 10V）控制变频器的AI1，动态调整各电机速度。
同步控制：通过程序计算主轴电机与切刀电机的速度比例，确保切削厚度一致。
故障检测：通过变频器的继电器输出（RO1A/RO1B）将故障信号反馈至PLC输入点（如X0），触发报警。
PLC控制示意图（文字描述）：
| PLC |
| Y0 ---- 主轴变频器DI1（启动） |
| Y1 ---- 主轴变频器DI2（停止） |
| AO0 ---- 主轴变频器AI1（速度给定） |
| X0 ---- 主轴变频器RO1A（故障输入） |
|
|
| Y2 ---- 切刀变频器DI1（启动） |
| Y3 ---- 切刀变频器DI2（停止） |
| AO1 ---- 切刀变频器AI1（速度给定） |
| X1 ---- 切刀变频器RO1A（故障输入） |
|
|
| 触摸屏 ---- PLC（通过Profinet通信） |
PLC程序伪代码示例：
| VAR |
| Start_Main : BOOL; // 主轴电机启动信号 |
| Stop_Main : BOOL; // 主轴电机停止信号 |
| Speed_Main : REAL; // 主轴电机速度（0 - 10V） |
| Start_Feed : BOOL; // 进给电机启动信号 |
| Stop_Feed : BOOL; // 进给电机停止信号 |
| Speed_Feed : REAL; // 进给电机速度（0 - 10V） |
| Start_Conveyor : BOOL; // 输送带电机启动信号 |
| Stop_Conveyor : BOOL; // 输送带电机停止信号 |
| Speed_Conveyor : REAL; // 输送带电机速度（0 - 10V） |
| END_VAR |
|
|
| // 主轴电机控制 |
| IF Start_Main AND NOT Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#83; // 运行正转 |
| Inverter_Main.FrequencyReference := Speed_Main * 5; // 0 - 10V对应0 - 50Hz |
| ELSE IF Stop_Main THEN |
| Inverter_Main.CommandWord := 16#80; // 停止 |
| END_IF |
|
|
| // 进给电机控制 |
| 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 |
|
|
| // 输送带电机控制 |
| 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. 触摸屏界面设计
触摸屏用于参数设置和运行状态监控，主要界面包括：
主界面：显示各电机的运行状态（运行/停止）、当前速度（Hz）、故障状态。
参数设置界面：设置各电机的目标速度（通过PLC的AO输出）、单板厚度（通过进给电机速度调节）。
报警界面：显示变频器故障信息（如过载、过热），并提供复位按钮。
（六）安全事项
为确保设备的安全运行，需注意以下事项：
电气安全：确保变频器和电机的接地可靠，避免漏电风险。
操作安全：在触摸屏上设置急停按钮，通过PLC控制所有变频器同时停止。
过载保护：在变频器参数中设置过载保护功能（如P9组参数），防止电机过热。
维护安全：定期检查变频器的散热风扇和接线端子，确保长期运行的稳定性。
四、总结
通过以上方案，默贝克MT110变频器能够全面满足旋切机的控制需求：
该方案的优势在于其模块化设计和灵活性，用户可根据实际需求调整电机功率、变频器型号和控制参数。同时，通过PLC和触摸屏的集成，旋切机能够实现更高的自动化水平，显著提升生产效率和产品质量。
