一、引言
目前多层板生产厂家在单板生产过程中, 采用传统的有卡定心圆木旋切机进行加工，这种加工方法精度高，质量好。但是, 由于卡心的存在， 旋切圆木直径在200mm 左右时，就无法在有卡旋切机上加工；而且圆木直径较小时， 圆木刚度降低， 旋切单板质量较差， 这时如果将剩余的木芯抛弃或加工成木工芯板,均会造成原材料的极大浪费，从而增加单板的生产成本。 于是厂家普遍采用无卡圆木旋切机对剩余木芯进行再次旋切， 使原材料得到了充分利用。随着经济的快速发展，机床工业也有了飞跃的发展：体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。本文将着重论述变频器在无卡旋切机上的应用。
二、旋切机的特点
Goodrive12旋切机专用变频器是在英威腾Goodrive300变频器产品平台上开发的一款专用产品。变频器将旋切机原控制系统中的控制器/PLC功能集成到变频器内，可将控制器/PLC省掉，并且具有旋切和分断一体控制。用于木材的旋切加工，具有旋切厚度均匀、精确，木材分断时可精确控制最后一张木材长度，完全符合客户需求，可以使客户无缝切换。在与同类竞争产品相比，具有以下产品功能优势：
● 独特厚度补偿，效果更佳；
● 定时停机，还来更加灵活的商务操作；
● 旋切、定长分断一体控制。
客户对价格敏感，可通过简易设计、经济定位，在OEM客户中具有价格竞争力。
图1 旋切机现场示意图
三、旋切机的控制要求
本文仅以国内某厂家生产的旋切机使用现场的要求为例进行说明，具体控制要求如下：
● 优异速度控制精度，低频转矩特性，良好弱磁控制；
● 刹车性能优异，必须满足急停急启，且正反转切换必须迅速；
● 调试简单，支持参数静态自学习；
● 良好的过载能力及环境适应能力，运行可靠性高；
● EMC性能优异，避免变频对外造成干扰；
● 旋切厚度误差在±0.01mm，旋切长度误差在±20mm
输入的参数见表1：
表1 输出参数表
四、系统原理及控制实现
4.1 旋切机关键部件示意图
图2 旋切机示意图
4.2 控制实现
● 按启动开关，变频器开始工作，压辊电机先启动（由变频器输出继电器控制压辊电机接触器）
● 压辊电机启动后，经过丝杆电机启动延时时间，丝杆电机启动，如按下快进开关则按快进速度进刀，否则按圆木实际直径计算速度进刀（通过丝杆电机编码器的输入得到刀台位移量，计算出圆木实际直径，再根据数学模型得到丝杆电机的进给速度），当旋切刀碰到前行程开关（圆点复位开关）时，压辊电机立即停止，同时丝杆电机按设定的快退速度退刀至退刀截止位置（张口设定位置）或退刀转换进刀位移，再进刀，依次循环。退刀过程中，当压辊电机停止时间大于压辊电机再启动时间时，压辊电机再启动，如下图3所示。
图3 旋切刀原理示意图
● 丝杆电机在进刀时，如果按下快退开关，则立即快速退刀，在退刀或按圆木直径计算进刀时，如果按下快进开关，则立即快速进刀。
● 前行程点同时为原点复位点。在进刀旋切过程中，当碰到前行程开关时，自动退刀，并进行原点复位，防止干扰导致位移量偏差的产生。
在开始旋切圆木后，变频器输出信号控制分切机变频器进行切割，同时开始计算旋切木块的长度，当长度达到设定的切割长度时，再次输出信号控制分切机变频器进行切割，然后再次开始计算长度，依次循环。
在旋切的过程中可通过厚度加减按钮来控制木片的厚度；在控制切割电机变频器时，可通过长度切换开关，在设定的长度1和长度2间进行切换。
任何时候按停止开关，变频器立即停止输出。
整个变频驱动系统的电气接线如图4所示。
图4 电气接线图
五、系统接线及调试步骤
5.1 系统接线
变频器S1接受启动信号、S2接收停机信号、S3接刀台快进信号、S4接刀台快退信号、S5接厚度切换信号、S6接长度切换信号、S7接圆点复位行程开关、S8接厚度加0.01mm信号、HDI接厚度减0.01mm信号、R01继电器输出接驱动辊控制信号、Y1接控制切刀变频启动信号。
5.2 系统调试步骤
调试主要包括参数自学习、圆点、木头自学习和调试两个阶段。
首先将电机参数输入变频器，输入后将P00.01改为0，通过P00.15改为2（静态自学习），学习完毕后对参数表2上所述的参数一一输入变频器内。调试步骤如下。
● 将变频器安装在控制柜中，接电源线和电机线，编码器的连接（编码器测量切刀位置时使用）
● 接好所有的控制线，接线方式见图2旋切机接线图示。快进、快退时判断转向是否正确。不正确调整电机相序。观察文本屏显示位移量判断编码器方向是否正确。不正确调整编码器的A、 B接线。
● 根据客户提供的机械参数按（参数表一）从文本上输入参数；
● 原点位置确定：将圆点复位行程开关（也是前限位）安装在距机座60mm左右，圆点复位开关选用常闭点时，P5.10值需要修改为40.
● 将两个驱动辊之间的距离（张口）调整到100mm左右。用直尺量压辊和驱动辊之间的距离（图二切刀位置），将测量数据输入到"当前位移点（圆点自学习用）"然后"圆点木头自学习"数改为"1"，启动电机开始圆点自学习，学习完毕后，再用尺寸测量压辊和驱动辊之间的距离（切刀位置）是否和文本屏上显示的"当前位移"一致（误差在0.5mm以内），如果有偏差在"位移补偿量"内输入偏差值，圆点自学习完成。
● 先空载试机，观察大变频器频率是否是匀加速上升，且是否达到变频器的最大值，如果达到最大值调整变频器P00.03、P00.04参数，适当增加频率上限。
● 找一根木头开始旋切，测量旋切出来的木板厚度，是否和设定值一致（误差在±0.1mm）如果误差大就修改"厚度补偿"数（少多少补多少，多多少减多少）。旋切出来的每张木头长度是否和设定值一直，如果误差大就调整"剪切系数"百分比。
● 找两根有代表性的木头（一根直径大的木头和一根直径小的木头）去皮后进行自学习，将 "圆点木头自学习"数分别改为"2"：、"3'，启动电机开始大、小木头自学习，将木头选切完毕后，自学习完成。
● 找一根木头（木头的直径在两个代表性木头之间）开始旋切，观察最后一张的尺寸是否达到设定值，如果实际值大于设定值，就在"尾刀补偿"加多少，小于设定值，就在"尾刀补偿"减多少。
例如：设定值为600mm，最后一张实际尺寸为720mm，就在"尾刀补偿"加120mm。
5.3 变频器参数设置
变频器部分关键参数见表2。
表2 变频器参数表
本系统变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能，能有效保证系统安全高效的运行。
六、结束语
随着控制技术的发展，英威腾Goodrive12高性能矢量变频器在中型木材旋切机上成功应用，提供更高性价比变频器，解决很多国产品牌不能有效解决的技术问题，很大的提高了木材的利用率。
参考文献
[1] 《Goodrive 300变频器产品说明书》深圳市英威腾股份有限公司
