欧瑞传动E2000-S系列变频器在绳锯机上的应用

一、引言

绳锯机是应用于建筑工程改造和加固施工的高级工程工具，作为一种特种切割工具，适用于钢筋混凝土、岩石、陶瓷、砖墙等坚硬材料的切割，与传统锯片相比，他不受建筑物大小限制，可任意方向切割，如横切、竖向、对角线方向等等，摆脱了施工震动、噪音、灰尘及其他环境问题，效率极高，并且可以远距离控制进行水下切割；

金刚石绳锯机按照切割对象一般分为混凝土系、大理石系、花岗岩系、异性系等四个系列，主要起锯切作用，是锯的一种，理论上讲，如果配合足够的机械装置和足够长的金刚石绳锯，完全可以把地球切成平均的两半，因为绳锯上面的串珠里面含有的金刚石是自然界中硬度最高的物质，他能切削任何材料。

大理石系金刚石绳锯的用途目前非常广泛了，如今全球大部分的大理石矿山均采用金刚石绳锯工艺进行开采，这种开采方法与传统的爆炸法相比，具有了质的飞跃，不但保护了环境，而且对资源的利用达到了最大限度的节约。目前我国仍然有部分稀有石材采用爆炸法开采，不但对环境造成了极大影响，而且对珍贵资源是一种很大的浪费。

这种绳据通常采用弹簧固定，在水平或竖直方向钻两个垂直的孔将绳子穿进去，然后用机械带动进行切割，可以根据实际需求来切割不同的大小，代表了矿山开采发展趋势。

花岗岩系金刚石绳锯的用途类似大理石系金刚石绳锯，不过花岗岩系上面的金刚石串珠里面所含的金刚石品质要好，价格要高，所以成本也更高一些。目前在花岗岩矿山开采中越来越多的采用绳锯切割工艺，能大大减少浪费，并且安全可靠、效率更高。虽然采购成本较高，但是长期来看，综合成本要远远低于传统的爆炸法所产生的成本。

异型系金刚石绳锯可以根据客户的特殊要求制定，主要是加工用金刚石锯片等其他锯切工具不能完成的锯切任务，一般是直径较大或体积较大的石材产品。

由于绳锯的特殊性能，目前，在绳锯的基础上又发展出一种很有市场前景的新型工具，他是微型的绳锯，业内名称叫“金刚石线锯”，线锯的直径能做到0.2mm，他可以加工高精度电路板线槽，并且没有毛边，精度非常高，不受工件大小的限制。这是一种新型工具，将来在电路板、电器等行业将会发挥超乎想象的作用。本文主要针对欧瑞传动E2000-S系列石材专用变频器在大型金刚石绳锯机上应用作详细介绍。

二、绳锯机的结构组成及系统工作原理概述

1、结构组成：

金刚石绳锯机是一种石材矿山开采机械，用于开采花岗岩、大理石等石矿。金刚石绳锯机主要包括主电机、移动电机、飞轮、导向轮、绳锯链条(金刚石材料制作而成)、移动平台、操作平台等。

2、系统工作原理：

金刚石绳锯机是采用主电机带动锯绳沿近似跑道型的轨迹运行，锯绳套在已经凿开缝的石头山上，移动电机经减速器带动整个锯床以一定的速度沿石头被锯开的方向向后移动。移动速度必须根据主电机的负荷状况和锯绳所需的张紧力适时进行调整，如果移动速度太快，主电机负载增大，甚至过载，锯绳承受的张力也会增大，如不及时调整速度就会绷断锯绳。

反之如果移动速度太慢，锯绳张力太小，锯绳会在石头上打滑，切割效率降低，并且松驰的锯绳还会打绞，以至绞断锯绳。所以在保证主电机负荷基本均匀和锯绳合适的张紧力下提高锯机切割效率是控制的关键，由于矿山形状的不规则性，横切面自然也时大时小，锯床移动速度必须相应调整，整个加工工艺。

三、E2000-S变频器应用方案：

1.电气配置：

传统金刚石绳锯机的电气配置一般都是通过PLC采集电流互感器模拟量信号来控制主电机的负荷和移动电机的速度。该方式配置较繁琐，须要有专业PLC编程人员参与，导致整机成本较高;而且电流互感器和模拟量输入输出模块在矿山水、粉尘等恶劣环境下易损坏。本文介绍了一种基于欧瑞E2000-S变频器的控制系统，该系统省略了PLC和电流互感器，同样达到了绳锯机的工艺要求，降低了成本。以下以主机45KW、行走1.5KW为例：

主电机额定功率：45KW，额定电压：380V，额定转速：740r/min，额定电流95A，额定频率50HZ

移动电机额定功率：1.5KW，额定电压380V，额定电流3.5A,额定转速1440r/min，额定频率50HZ

主变频：E2000-S0550T3，移动电机变频：E2000-S0015T3

2.调试方案：

绳锯机控制系统中，主电机的负荷和锯绳的张紧度是两个控制指标,能否合理利用电机输出功率是保证最大切割效率的关键,有两种方案可以达到控制要求,但从方案的简单易用性方面考虑,在满足控制要求的前提下,我们建议使用第一种方案：

1)方案一：

主电机变频器的频率通过外部电位器调节，移动电机变频器的频率通过AI1-AI2调节，其中AI1为外部电位器给定，AI2为主电机实际运行电流经主变频器模拟量输出口AO2输出给移动电机变频器,移动电机变频器将这两个信号叠加处理，可以实时的根据主机电流变化调整转速，以保证主机电流相对稳定。变频器端子接线及参数设置如下：（图略）

2)方案二：

行走电机的行走速度由变频器内置PID根据锯绳的负荷自动完成，行走电机手动给定AI1，实际负荷AI2输入反馈（主机运行电流），PID控制(负反馈) AI1-AI2=0，调试简单，响应快，可以保证主机电流稳定。变频器端子接线及参数设置如下：（图略）

3.方案优点：

1)多功能模拟量输出和脉冲输出口可以直接监视电机运行电流,监视主机负荷无须另加电流互感器、PLC，降低系统成本；

2)具有灵活的频率源叠加方式,辅助频率源可以相对主频率源或最大频率调整；

3)采用开环矢量控制方式，低频扭矩大0.5Hz即可达到150%转矩输出，提高了锯床的响应速度和精度；

4)载波频率调节范围宽，降低了电机噪音，改善了工人的工作环境；

5)电路板上采用石材专用石磨工艺处理，有强效的防潮防腐能力，使变频器在矿山潮湿、粉尘多的恶劣环境下仍能稳定运行；

6)负载控制平稳,精确, 能根据切割面的变化，及时调整移动速度，系统波动小。

四、小结

欧瑞传动E2000-S石材专用变频器，在原有绳锯机控制系统基础上，省略了电流互感器和PLC，不但节省系统成本，且低频扭矩大，能够根据切割面的变化,及时调整移动速度，减小系统波动，增强系统控制稳定性，完全可以满足现场工况要求，值得大力推广。