二．                                     雙變頻電機同步及聯(lián)動實驗演示

兩個電機或更多個電機的同步及聯(lián)動問題，是生產(chǎn)中經(jīng)常需要的一種應用，由于生產(chǎn)中通過變頻器對電機的調(diào)速已經(jīng)做的很多，雙變頻電機或多變頻電機是否就能夠?qū)崿F(xiàn)同步及聯(lián)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(guān)組合實現(xiàn)。但這個涉及到機械結(jié)構(gòu)設計的允許，而多軸機械凸輪開關(guān)組的成本不低。

2， 2. 變頻器同速指令的開環(huán)“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(jié)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(jīng)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(nèi)部做反饋位置同步對比，調(diào)整變頻器速度輸出量值，而達到同步。確實此類同步已經(jīng)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(nèi)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(xiàn)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(jīng)濟又方便，而且能確保雙電機或多電機“同步”的實現(xiàn)？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(diào)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(jīng)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(chǎn)品牌GEMPLE價格低；

基于一個最經(jīng)濟的國產(chǎn)化小型PLC（深圳矩形N80），并按我公司要求配置Can接口及參數(shù)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(zhuǎn)，兩路模擬量給變頻器調(diào)速。

國產(chǎn)3.5寸觸摸屏，設置位置及輸出電流。

——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(jù)兩個編碼器絕對位置比較后，根據(jù)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(nèi)。

——停車位置，電機提前位置多點連續(xù)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(huán)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(diào)試時停車位置較難一致，但在增加減速點多級減速后，調(diào)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(huán)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(xiàn)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(huán)中，偏差始終保持在一個允許范圍內(nèi)。速度響應及精度對于大部分的生產(chǎn)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(lián)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(huán)控制，實現(xiàn)電子凸輪開關(guān)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(xiàn)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(jīng)濟的RS485，或SSI（歐系變頻器PG卡較多選用SSI信號，做雙路同步）。

3.       這種基于絕對值編碼器信號反饋的同步原理，與選擇變頻器和變頻電機相關(guān)不大，當然如果選用有力矩控制功能的變頻器，速度響應及位置精度效果更好。

4.       編碼器-PLC-變頻器的信號控制回路，確定了響應速度不高，同步響應及位置精度與伺服電機相比不高，但始終在一個絕對值偏差范圍內(nèi)，能夠滿足大部分對于精度要求不是很高，但始終在一個偏差允許范圍內(nèi)的情況。

5.       生產(chǎn)中選用電機配渦輪蝸桿減速箱的使用很普遍，這種同步原理對于技術(shù)改造很容易實現(xiàn)，從而減少停工重建及人力的損失，簡單快速實現(xiàn)自動化改造。

6.       應用舉例：起重門機大車同步糾偏，起重雙吊鉤（或多吊鉤）同步，流水線輸送帶及機械動作同步，包裝機械連續(xù)動作同步，等等。