１． 前言
隨著電力電子器件和控制技術的不斷應用，通用變頻器作為以實現產業機械為主的自動化、省力化、節能化的交流調速裝置而得到了迅猛發展。由于對通用變頻器技術進步的期待日益高漲，而使其的應用不僅在工業生產方面，而且在健康/醫療設備、娛樂裝置、環境/生活方面的裝置及家用領域的使用也得以不斷擴大。
在新市場應用的不斷擴大之中，原先的各種變頻器的應用方面的技術進步也同樣突飛猛進，系統裝置本身及其運用形態也更趨向自動化。為此用戶對變頻器的要求也必然隨著各用途市場的動向而變化。對于一般的通用變頻器在某些應用上還存在著功能不足的情況，為填補此差距，有不少用戶不得不利用程序控制等系統方面的措施來彌補。這是由于變頻器廠家對產品的通用性能方面過于重視所至，而且各家提供同樣類似的功能也使變頻器趨向于便于統一使用的方向。但在近來各變頻器應用系統顯現出特殊化應用的趨勢，若還是單純地只意識到其通用性，則難以對廣大特定用戶提供方便使用的變頻器產品。為此三墾把能隨時提供盡如人意予以對應的變頻器作為這次開發的設計指導思想，從而把SAMCO-vm05系列予以了產品化。
SAMCO-vm05系列、是把SAMCO-I系列的三墾獨特的V/f控制和無速度傳感器矢量控制的感應電機高性能驅動的計算作為基礎，而制作了具有各種用途特化功能的產品。
本文作重介紹SAMCO-vm05變頻器在多種卷繞設備的卷繞控制中的應用。
２． 卷繞裝置的專用功能
２．１ 卷繞控制功能
作為絲線、布匹、紙張之類的卷繞裝置而應用了形形色色的方式，但在本產品所配備的卷繞控制功能，將不再需PLC及昂貴的矢量變頻器或是轉矩電機等，就能構筑成廉價的卷繞系統。
其基本構成情況如圖1的卷繞系統所示那樣，把多臺變頻器直接地互相連接，把張力架的張力予以反饋并設定好卷繞功能，即能實現各種豐富多彩的卷繞控制。
圖1 卷繞系統的構成
２．２ 應用于拔絲機
用在對銅線等予以拔絲加工（伸線機）時所用的卷繞裝置時、其首要條件是要使主機側的線速度同卷繞側的線速度予以聯動。然而、即使是以恒速進行聯動運轉，但是隨著卷繞時間的推移、就會因卷繞側卷粗而發生速度誤差、最終則可能導致斷線現象。
對應拔絲機的卷繞控制、是隨著卷繞時間的經過、而把卷繞側電機的轉速予以變化、并在卷繞變粗或抑制卷繞松卷的同時進行速度控制的卷繞控制。
如圖1所示、變頻器基本上是使用于加工機（主機）及卷繞機用的２臺，其以控制線互相連接、并以加工機（主機）的動作而使卷繞機予以聯動。在分別設定了卷繞開始的頻率、卷繞終了的頻率、以及卷繞時間的參數、并輸入了張力架（張力吸収裝置）位置檢測信號之后，即能在指定的時間中、一直到指定的頻率為止對輸出頻率予以控制來進行卷繞。
中途的張力架動作的補償、能以圖2所示的獨特的張力架補償功能在最小變動范圍內與以控制。此外、在變頻器中是按三墾獨特的卷繞曲線進行計算的、并隨著卷繞時間的經過、對卷繞粗度予以補償。其情況如圖3所示。
張力架補償是隨張力架位置而進行的可變增益控制，可對比較緩慢的巻粗現象所引起的變化及加減速時的急劇的變化都予以補償。此外，卷繞計算曲線具有4套設定、并能以外部輸入信號來進行選擇。由此、即使卷繞時間或繞線筒直徑發生很大的變化、也能以１條曲線切換信號簡便地改變系統。
圖2 卷繞控制過程圖
圖3 卷繞特性
圖4 拔絲機裝置
２．３ 應用于送線機
在形形色色的卷繞系統的構成中、有時還需要同卷繞側進行相反動作的送線側的裝置（送線機）。本控制法、是此類裝置所最為合適的送線機對應功能。
圖5是生產扁形電纜為實例的8條獨立的送線機構成圖。
送線機是同卷繞側的卷繞速度予以聯動來作為其基本動作的。但在不能得到卷繞裝置而來的速度情報時、聯動運轉就會成為非常困難的動作。即使是在這種情況下、本控制也能同卷繞側的速度無關來進行供線。
卷繞側的速度變化、全反映在張力架的動作上、檢測此張力架的動作并進行原位控制、為事先預防送線時的過張力及卷繞的松卷現象、來改變旋轉方向和轉矩。由此動作、即能進行不受卷繞側速度影響的單獨的送線機控制。此外、考慮到斷線時的緊急停機、在超越了斷線判斷電平時、即使其進行DC制動（直流制動）停止動作。此外、在進行卷線的準備作業時、若發生過多的送線時、即會在反轉方向進行回卷控制。
圖5 送線機構成圖
２．４ 應用于卷繞機
從送線筒把線材送到繞線筒的卷繞機方面、會因其線的材質而要求某種恒定的張力和某種恒定的線速度。圖6所示的光纖的卷繞裝置中、由于使用的是非常容易斷線的線材、所以應以數m～數十m／分的低速來進行恒張力、恒線速度的卷繞。
為實現該性能的控制構成圖如圖7所示。
其特征在于驅動送線部繞線筒的變頻器和驅動卷繞部分繞線筒的變頻器是互相獨立地進行控制的。卷繞側的變頻器、是以裝置滑車上所設置的PG速度傳感器的速度反饋脈沖為依據來進行線速度恒定控制的。此外，送線側的變頻器是使用著專用的卷繞功能的、并以張力架的位置檢測反饋信號為基準來進行張力的恒定控制的。
也就是說，不使用相互的比率聯動信號等、而是以卷繞側變頻器的線速度恒定控制為基礎、即由送線側的變頻器緊跟卷繞側的變頻器速度來進行張力控制、從而總能保持穩定的卷繞動作。此外、對予卷繞的中途停機后的再起動、或是改變卷線筒直徑時的再起動、都能不受比率聯動影響而進行穩定的卷繞動作。
圖8表示卷線筒轉速―經過時間的特性。相互控制部分的線速度、從卷繞開始到卷繞結束是始終保持恒速的。為保持此恒定速度、相互的卷線筒的轉速、在送線部分是逐漸上升的、而在卷繞部分則是逐漸下降的。
在實現此特性時、特別是供線側的變頻器的張力控制是起了很大效果的。通常、為把張力架的位置控制在所希望的位置時，使用PI控制，若增益的設定値不太合適時、就可能會經常發生微小的或是較大的振動現象而使控制變得非常困難。而本控制的手法是為抑制微小振動張力架的偏移幅度而進行的盲區控制以及抑制振動現象并能進行高速響應的可變增益控制，這些都在變頻器內部予以了增強。此外，同送線機一樣由于斷線時的DC制動（直流制動）的停止動作，在通線時的反轉方向的回卷控制從而形成了廉價的系統構成并提高了其控制性能和作業性能。
圖7 卷繞機的構成圖
圖8 卷線筒轉速―經過時間特性
３． 后記
近幾年來變頻器應用系統正迅速地趨向特性化，若只是單純地意識到通用性能的話則就難以滿足特性化用戶的需求。作為用戶來說，現在也更為急切地要求變頻器能對各用途市場的迅猛發展的動向逐步予以對應。
本文所記載的對卷繞裝置方面的應用、是對應形形色色系統而開發的專用功能的實例。
日益追求技術發展的各種變頻器應用系統正在不斷地實現專用化，希望本文能為正在致力于變頻卷繞控制的用戶提供幫助。
參考文獻
[1]"高性能靜音式變頻器SAMCO-vm05 A型、B型、C型基本功能使用說明書"。
[2]"SAMCO-vm05卷繞功能操作說明書"。
