The Application of Danfoss FC302 Series Driver in Vacuum Coating Machine

摘要：悬浮式高真空卷绕式镀膜机是包装工业的关键设备之一，其卷绕控制对张力精度、加减速时间要求都很高。丹佛斯FC302系列伺服性能驱动器加上新一代MCO305高速运动控制器，能以分布式的方式实现快速转速检测和卷径计算，并提供高精度的转矩控制，很好地满足了真空镀膜机的卷绕控制要求。本文就丹佛斯FC302系列驱动器在真空镀膜机上的应用加以详细论述。

关键词：中心卷绕 张力控制

Abstract: Suspending high vacuum rolling filming machine is one of the key equipment in package industry. It request high tension precision and fast acceleration. FC302 series high performance driver add MCO305 motion control card can fast calculate the speed and the roll diameter by distributed mode, provide high precision torque control performance. It can satisfy the request of winding control. The thesis describing the application of Danfoss FC302 series driver used in high vacuum rolling filming machine in details.

Keywords: E-CAM Mark Fixed Length Cut

引言：悬浮式高真空卷绕式镀膜机的卷绕控制要求高精度的转矩控制，以前一般采用直流驱动，但是随着交流驱动技术的飞速发展，现在逐步采用交流永磁同步伺服电机或交流异步电机驱动。丹佛斯FC302系列驱动器具有伺服级的驱动性能，驱动交流异步电机也有实现平稳的转矩控制，为这个行业提供了一种易用的解决方案，用户只需要设置几个简单的参数，就能满足实际生产需求，操作和调试也非常简便。

一、 悬浮式高真空卷绕式镀膜机的传动结构：

图1为3驱动悬浮式高真空卷绕式镀膜机的典型传动结构，其中：

M1为冷却辊，直径恒定，由一台FC302驱动，冷辊的速度即为镀膜的线速度。

M2为收卷辊，中心卷绕，直径逐步变大，由一台FC302驱动，提供收卷张力。

M3为放卷辊，中心卷绕，直径逐步变小，由一台FC302驱动，提供放卷张力。

冷却辊和收卷辊的转向是固定的，但是放卷辊由于卷筒卷绕方向不同，工作时有正、反两种转向，对应反、正两种转矩。

真空镀膜机传动系统的特点：

1. 由于真空室狭小，无法安装张力检测装置，所以收、放卷张力完全要靠收、放卷驱动的电机直接控制。因此收、放卷驱动器都工作于转矩工作模式。对于较轻较薄的材料，收卷还必须有张力锥度功能。

2. 由于工艺方面的原因，起主传动作用的冷却辊上没有压辊，因此冷却辊只能靠摩擦力带动薄膜;收、放卷张力相差较大时，薄膜很容易在冷却辊上打滑。如何防止打滑是驱动控制方面的难题。

二、 控制系统结构：

收卷用丹佛斯FC302+MCO305，MCO305上有主、从两个编码器接口，主编码器接口信号来自冷却辊电机编码器，负责采集线速度信号;从编码器信号来自本机电机编码器，采集本机转速，并作磁通矢量控制的反馈源。

放卷的配置与控制方法与收卷的基本相同。

冷却辊控制相对比较简单，主要负责恒线速度控制与计米。

PLC负责一般的数字逻辑控制，所有计算全部在运动控制器MCO305内完成。运动控制器MCO305的详细资料请参见参考文献[2]。

卷径计算：

根据线速度相同原理：

可以推算收卷卷径和放卷卷径。

收卷张力锥度控制：

有了当前卷径值，和张力锥度设定值，就能计算当前张力。张力与卷径的关系如图3所示，当张力锥度为0时，张力保持恒定不变，相当于恒张力控制;当张力锥度为100%时，卷径每增大1倍，张力就下降一半，相当于恒转矩控制。

计算公式如下：

其中：D为当前卷径

Dmin为最小卷径

Tap为张力锥度

Tref为追小卷径时的张力锥度参考值

当Tap=0时，Ttap = Tref

当Tap=1时，Ttap =

加减速转矩和摩擦转矩：

为了实现高精度的张力控制，程序中还必须加入摩擦转矩和加减速转矩补偿。

加速转矩Tβ = β×J

其中,β为角加速度;

转动惯量J =

三、 结束语：

现场实际运行证明丹佛斯FC302驱动器+MCO305运动控制器的解决方案完全能够满足真空镀膜机的卷绕控制要求。整机加减速速度超过原来的控制方式，大大减少了原材料的浪费。控制系统调试和参数设置都比较方便。最令客户满意的是电机可以采用比较经济的交流异步电机，在张力控制精度要求更高的场合才需要升级使用交流永磁同步电机。由于FC302既能驱动异步电机，又能驱动同步电机，系统升级时只需简单地更换电机即可。

参考文献

[1] FC300 Design Guide. MG33BC02. Danfoss

[2] MCO305 Design Guide. MG33L502. Danfoss