一、引言

繩鋸機是應用于建筑工程改造和加固施工的高級工程工具，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、對角線方向等等，擺脫了施工震動、噪音、灰塵及其他環(huán)境問題，效率極高，并且可以遠距離控制進行水下切割；

金剛石繩鋸機按照切割對象一般分為混凝土系、大理石系、花崗巖系、異性系等四個系列，主要起鋸切作用，是鋸的一種，理論上講，如果配合足夠的機械裝置和足夠長的金剛石繩鋸，完全可以把地球切成平均的兩半，因為繩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，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行開采，這種開采方法與傳統(tǒng)的爆炸法相比，具有了質的飛躍，不但保護了環(huán)境，而且對資源的利用達到了最大限度的節(jié)約。目前我國仍然有部分稀有石材采用爆炸法開采，不但對環(huán)境造成了極大影響，而且對珍貴資源是一種很大的浪費。

這種繩據(jù)通常采用彈簧固定，在水平或豎直方向鉆兩個垂直的孔將繩子穿進去，然后用機械帶動進行切割，可以根據(jù)實際需求來切割不同的大小，代表了礦山開采發(fā)展趨勢。

花崗巖系金剛石繩鋸的用途類似大理石系金剛石繩鋸，不過花崗巖系上面的金剛石串珠里面所含的金剛石品質要好，價格要高，所以成本也更高一些。目前在花崗巖礦山開采中越來越多的采用繩鋸切割工藝，能大大減少浪費，并且安全可靠、效率更高。雖然采購成本較高，但是長期來看，綜合成本要遠遠低于傳統(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，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，在繩鋸的基礎上又發(fā)展出一種很有市場前景的新型工具，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，將來在電路板、電器等行業(yè)將會發(fā)揮超乎想象的作用。本文主要針對歐瑞傳動E2000-S系列石材專用變頻器在大型金剛石繩鋸機上應用作詳細介紹。

二、繩鋸機的結構組成及系統(tǒng)工作原理概述

1、結構組成：

金剛石繩鋸機是一種石材礦山開采機械，用于開采花崗巖、大理石等石礦。金剛石繩鋸機主要包括主電機、移動電機、飛輪、導向輪、繩鋸鏈條(金剛石材料制作而成)、移動平臺、操作平臺等。

2、系統(tǒng)工作原理：

金剛石繩鋸機是采用主電機帶動鋸繩沿近似跑道型的軌跡運行，鋸繩套在已經(jīng)鑿開縫的石頭山上，移動電機經(jīng)減速器帶動整個鋸床以一定的速度沿石頭被鋸開的方向向后移動。移動速度必須根據(jù)主電機的負荷狀況和鋸繩所需的張緊力適時進行調整，如果移動速度太快，主電機負載增大，甚至過載，鋸繩承受的張力也會增大，如不及時調整速度就會繃斷鋸繩。

反之如果移動速度太慢，鋸繩張力太小，鋸繩會在石頭上打滑，切割效率降低，并且松馳的鋸繩還會打絞，以至絞斷鋸繩。所以在保證主電機負荷基本均勻和鋸繩合適的張緊力下提高鋸機切割效率是控制的關鍵，由于礦山形狀的不規(guī)則性，橫切面自然也時大時小，鋸床移動速度必須相應調整，整個加工工藝。

三、E2000-S變頻器應用方案：

1.電氣配置：

傳統(tǒng)金剛石繩鋸機的電氣配置一般都是通過PLC采集電流互感器模擬量信號來控制主電機的負荷和移動電機的速度。該方式配置較繁瑣，須要有專業(yè)PLC編程人員參與，導致整機成本較高;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，同樣達到了繩鋸機的工藝要求，降低了成本。以下以主機45KW、行走1.5KW為例：

主電機額定功率：45KW，額定電壓：380V，額定轉速：740r/min，額定電流95A，額定頻率50HZ

移動電機額定功率：1.5KW，額定電壓380V，額定電流3.5A,額定轉速1440r/min，額定頻率50HZ

主變頻：E2000-S0550T3，移動電機變頻：E2000-S0015T3

2.調試方案：

繩鋸機控制系統(tǒng)中，主電機的負荷和鋸繩的張緊度是兩個控制指標,能否合理利用電機輸出功率是保證最大切割效率的關鍵,有兩種方案可以達到控制要求,但從方案的簡單易用性方面考慮,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：

主電機變頻器的頻率通過外部電位器調節(jié)，移動電機變頻器的頻率通過AI1-AI2調節(jié)，其中AI1為外部電位器給定，AI2為主電機實際運行電流經(jīng)主變頻器模擬量輸出口AO2輸出給移動電機變頻器,移動電機變頻器將這兩個信號疊加處理，可以實時的根據(jù)主機電流變化調整轉速，以保證主機電流相對穩(wěn)定。2)方案二：

行走電機的行走速度由變頻器內(nèi)置PID根據(jù)鋸繩的負荷自動完成，行走電機手動給定AI1，實際負荷AI2輸入反饋（主機運行電流），PID控制(負反饋)AI1-AI2=0，調試簡單，響應快，可以保證主機電流穩(wěn)定。

3.方案優(yōu)點：

1)多功能模擬量輸出和脈沖輸出口可以直接監(jiān)視電機運行電流,監(jiān)視主機負荷無須另加電流互感器、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主頻率源或最大頻率調整；

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

4)載波頻率調節(jié)范圍寬，降低了電機噪音，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)定運行；

6)負載控制平穩(wěn),精確,能根據(jù)切割面的變化，及時調整移動速度，系統(tǒng)波動小。

四、小結

歐瑞傳動E2000-S石材專用變頻器，在原有繩鋸機控制系統(tǒng)基礎上，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,及時調整移動速度，減小系統(tǒng)波動，增強系統(tǒng)控制穩(wěn)定性，完全可以滿足現(xiàn)場工況要求，值得大力推廣。