一、引言

本文對(duì)歐瑞變頻器在繩鋸機(jī)上的應(yīng)用做了解釋，繩鋸機(jī)是應(yīng)用于建筑工程改造和加固施工的高級(jí)工程工具，作為一種特種切割工具，適用于鋼筋混凝土、巖石、陶瓷、磚墻等堅(jiān)硬材料的切割，與傳統(tǒng)鋸片相比，他不受建筑物大小限制，可任意方向切割，如橫切、豎向、對(duì)角線方向等等，擺脫了施工震動(dòng)、噪音、灰塵及其他環(huán)境問(wèn)題，效率極高，并且可以遠(yuǎn)距離控制進(jìn)行水下切割;

金剛石繩鋸機(jī)按照切割對(duì)象一般分為混凝土系、大理石系、花崗巖系、異性系等四個(gè)系列，主要起鋸切作用，是鋸的一種，理論上講，如果配合足夠的機(jī)械裝置和足夠長(zhǎng)的金剛石繩鋸，完全可以把地球切成平均的兩半，因?yàn)槔K鋸上面的串珠里面含有的金剛石是自然界中硬度最高的物質(zhì)，他能切削任何材料。

大理石系金剛石繩鋸的用途目前非常廣泛了，如今全球大部分的大理石礦山均采用金剛石繩鋸工藝進(jìn)行開采，這種開采方法與傳統(tǒng)的爆炸法相比，具有了質(zhì)的飛躍，不但保護(hù)了環(huán)境，而且對(duì)資源的利用達(dá)到了最大限度的節(jié)約。目前我國(guó)仍然有部分稀有石材采用爆炸法開采，不但對(duì)環(huán)境造成了極大影響，而且對(duì)珍貴資源是一種很大的浪費(fèi)。

這種繩據(jù)通常采用彈簧固定，在水平或豎直方向鉆兩個(gè)垂直的孔將繩子穿進(jìn)去，然后用機(jī)械帶動(dòng)進(jìn)行切割，可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)切割不同的大小，代表了礦山開采發(fā)展趨勢(shì)。

花崗巖系金剛石繩鋸的用途類似大理石系金剛石繩鋸，不過(guò)花崗巖系上面的金剛石串珠里面所含的金剛石品質(zhì)要好，價(jià)格要高，所以成本也更高一些。目前在花崗巖礦山開采中越來(lái)越多的采用繩鋸切割工藝，能大大減少浪費(fèi)，并且安全可靠、效率更高。雖然采購(gòu)成本較高，但是長(zhǎng)期來(lái)看，綜合成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的爆炸法所產(chǎn)生的成本。

異型系金剛石繩鋸可以根據(jù)客戶的特殊要求制定，主要是加工用金剛石鋸片等其他鋸切工具不能完成的鋸切任務(wù)，一般是直徑較大或體積較大的石材產(chǎn)品。

由于繩鋸的特殊性能，目前，在繩鋸的基礎(chǔ)上又發(fā)展出一種很有市場(chǎng)前景的新型工具，他是微型的繩鋸，業(yè)內(nèi)名稱叫“金剛石線鋸”，線鋸的直徑能做到0.2mm，他可以加工高精度電路板線槽，并且沒(méi)有毛邊，精度非常高，不受工件大小的限制。這是一種新型工具，將來(lái)在電路板、電器等行業(yè)將會(huì)發(fā)揮超乎想象的作用。本文主要針對(duì)歐瑞傳動(dòng)E2000-S系列石材專用變頻器在大型金剛石繩鋸機(jī)上應(yīng)用作詳細(xì)介紹。

二、繩鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及系統(tǒng)工作原理概述

1、結(jié)構(gòu)組成：

金剛石繩鋸機(jī)(圖1)是一種石材礦山開采機(jī)械，用于開采花崗巖、大理石等石礦。金剛石繩鋸機(jī)主要包括主電機(jī)、移動(dòng)電機(jī)、飛輪、導(dǎo)向輪、繩鋸鏈條(金剛石材料制作而成)、移動(dòng)平臺(tái)、操作平臺(tái)等。如下圖：

2、系統(tǒng)工作原理：

金剛石繩鋸機(jī)是采用主電機(jī)帶動(dòng)鋸繩沿近似跑道型的軌跡運(yùn)行，鋸繩套在已經(jīng)鑿開縫的石頭山上，移動(dòng)電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)整個(gè)鋸床以一定的速度沿石頭被鋸開的方向向后移動(dòng)。移動(dòng)速度必須根據(jù)主電機(jī)的負(fù)荷狀況和鋸繩所需的張緊力適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，如果移動(dòng)速度太快，主電機(jī)負(fù)載增大，甚至過(guò)載，鋸繩承受的張力也會(huì)增大，如不及時(shí)調(diào)整速度就會(huì)繃斷鋸繩。

反之如果移動(dòng)速度太慢，鋸繩張力太小，鋸繩會(huì)在石頭上打滑，切割效率降低，并且松馳的鋸繩還會(huì)打絞，以至絞斷鋸繩。所以在保證主電機(jī)負(fù)荷基本均勻和鋸繩合適的張緊力下提高鋸機(jī)切割效率是控制的關(guān)鍵，由于礦山形狀的不規(guī)則性，橫切面自然也時(shí)大時(shí)小，鋸床移動(dòng)速度必須相應(yīng)調(diào)整，整個(gè)加工工藝如圖2。

三、E2000-S變頻器應(yīng)用方案：

1、電氣配置：

傳統(tǒng)金剛石繩鋸機(jī)的電氣配置一般都是通過(guò)PLC采集電流互感器模擬量信號(hào)來(lái)控制主電機(jī)的負(fù)荷和移動(dòng)電機(jī)的速度。該方式配置較繁瑣，須要有專業(yè)PLC編程人員參與，導(dǎo)致整機(jī)成本較高;而且電流互感器和模擬量輸入輸出模塊在礦山水、粉塵等惡劣環(huán)境下易損壞。本文介紹了一種基于歐瑞E2000-S變頻器的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)省略了PLC和電流互感器，同樣達(dá)到了繩鋸機(jī)的工藝要求，降低了成本。以下以主機(jī)45KW、行走1.5KW為例：

主電機(jī)額定功率：45KW，額定電壓：380V，額定轉(zhuǎn)速：740r/min，額定電流95A，額定頻率50HZ

移動(dòng)電機(jī)額定功率：1.5KW，額定電壓380V，額定電流3.5A,額定轉(zhuǎn)速1440r/min，額定頻率50HZ

主變頻：E2000-S0550T3，移動(dòng)電機(jī)變頻：E2000-S0015T3(如圖3)

1、調(diào)試方案：

繩鋸機(jī)控制系統(tǒng)中，主電機(jī)的負(fù)荷和鋸繩的張緊度是兩個(gè)控制指標(biāo),能否合理利用電機(jī)輸出功率是保證最大切割效率的關(guān)鍵,有兩種方案可以達(dá)到控制要求,但從方案的簡(jiǎn)單易用性方面考慮,在滿足控制要求的前提下,我們建議使用第一種方案：

1)方案一：

主電機(jī)變頻器的頻率通過(guò)外部電位器調(diào)節(jié)，移動(dòng)電機(jī)變頻器的頻率通過(guò)AI1-AI2調(diào)節(jié)，其中AI1為外部電位器給定，AI2為主電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流經(jīng)主變頻器模擬量輸出口AO2輸出給移動(dòng)電機(jī)變頻器,移動(dòng)電機(jī)變頻器將這兩個(gè)信號(hào)疊加處理，可以實(shí)時(shí)的根據(jù)主機(jī)電流變化調(diào)整轉(zhuǎn)速，以保證主機(jī)電流相對(duì)穩(wěn)定。變頻器端子接線及參數(shù)設(shè)置如下：

2)方案二：

行走電機(jī)的行走速度由變頻器內(nèi)置PID根據(jù)鋸繩的負(fù)荷自動(dòng)完成，行走電機(jī)手動(dòng)給定AI1，實(shí)際負(fù)荷AI2輸入反饋(主機(jī)運(yùn)行電流)，PID控制(負(fù)反饋)AI1-AI2=0，調(diào)試簡(jiǎn)單，響應(yīng)快，可以保證主機(jī)電流穩(wěn)定。變頻器端子接線及參數(shù)設(shè)置如下：

2、方案優(yōu)點(diǎn)：

1)多功能模擬量輸出和脈沖輸出口可以直接監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行電流,監(jiān)視主機(jī)負(fù)荷無(wú)須另加電流互感器、PLC，降低系統(tǒng)成本;

2)具有靈活的頻率源疊加方式,輔助頻率源可以相對(duì)主頻率源或最大頻率調(diào)整;

3)采用開環(huán)矢量控制方式，低頻扭矩大0.5Hz即可達(dá)到150%轉(zhuǎn)矩輸出，提高了鋸床的響應(yīng)速度和精度;

4)載波頻率調(diào)節(jié)范圍寬，降低了電機(jī)噪音，改善了工人的工作環(huán)境;

5)電路板上采用石材專用石磨工藝處理，有強(qiáng)效的防潮防腐能力，使變頻器在礦山潮濕、粉塵多的惡劣環(huán)境下仍能穩(wěn)定運(yùn)行;

6)負(fù)載控制平穩(wěn),精確,能根據(jù)切割面的變化,及時(shí)調(diào)整移動(dòng)速度，系統(tǒng)波動(dòng)小。

四、小結(jié)

歐瑞傳動(dòng)的E2000-S石材專用變頻器，在原有繩鋸機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，省略了電流互感器和PLC，不但節(jié)省系統(tǒng)成本，且低頻扭矩大，能夠根據(jù)切割面的變化,及時(shí)調(diào)整移動(dòng)速度，減小系統(tǒng)波動(dòng)，增強(qiáng)系統(tǒng)控制穩(wěn)定性，完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)工況要求，值得大力推廣。