西門子MM440變頻器在造紙廠拉伸膜包裝機(jī)上的應(yīng)用

陳章寧

摘 要：MM440變頻器是MICROMASTER系列變頻器的典型產(chǎn)品，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。由于生產(chǎn)工藝的需求，很多機(jī)械設(shè)備要求在不同生產(chǎn)階段以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，此時(shí)多段速頻率控制方式就顯得非常重要。本文介紹了基于西門子PLC的MM440變頻器多段速固定頻率控制方式在拉伸膜包裝機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行一定的分析與探討。

關(guān)鍵詞：變頻器；多段速頻率控制；PLC

中圖分類號(hào)：TB486；TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0091-01

1 系統(tǒng)概述

拉伸膜包裝機(jī)安裝于造紙車間成品工段，對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的紙卷用PE拉伸膜包裝做為外包裝。拉伸膜包裝機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括：紙卷驅(qū)動(dòng)輥、移動(dòng)小車、引膜機(jī)構(gòu)、施膠系統(tǒng)、切刀裝置、換膜機(jī)構(gòu)、送膜機(jī)構(gòu)。由于拉伸膜包裝機(jī)在施膠、紙卷包膜、下紙等生產(chǎn)過(guò)程中要求機(jī)械設(shè)備以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，整個(gè)包裝過(guò)程要求頻繁地調(diào)整設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度，因此拉伸膜包裝機(jī)系統(tǒng)使用了西門子MM440變頻器的多段速固定頻率控制方式，既實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝的要求，又提升了生產(chǎn)效率。

2 系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)使用6臺(tái)MM440變頻器，7臺(tái)三相異步電機(jī)，PLC使用西門子S7-300，信號(hào)傳輸模塊使用西門子32位數(shù)字量輸入/輸出模塊，控制柜內(nèi)裝配斷路器、熔斷器、交流接觸器。此外由于紙卷慣量較大，為了使電機(jī)可以平穩(wěn)地快速停止，每臺(tái)變頻器須外接一個(gè)制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)耗能制動(dòng)。

3 電氣原理圖

電氣原理如圖1所示。

4 系統(tǒng)原理

4.1 工作原理

以MM440變頻器對(duì)拉伸膜包裝機(jī)的紙卷驅(qū)動(dòng)輥電機(jī)進(jìn)行多段速固定頻率控制為例，當(dāng)紙卷送達(dá)拉伸膜包裝機(jī)底部的驅(qū)動(dòng)輥上后，驅(qū)動(dòng)輥帶動(dòng)紙卷旋轉(zhuǎn)，拉伸膜包裝機(jī)即開(kāi)始對(duì)紙卷包裝，包裝過(guò)程中各階段要求變頻器輸出不同的頻率。各階段要求如下：1）由于在開(kāi)始包膜時(shí)要求驅(qū)動(dòng)輥不能旋轉(zhuǎn)太快，否則PE膜容易脫落，該階段要求驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)冾l器以5Hz低頻率輸出。2）當(dāng)薄膜包住紙卷一圈后，為了提高生產(chǎn)效率，該階段要求驅(qū)動(dòng)輥提高轉(zhuǎn)速，變頻器以49.4Hz高頻率輸出。3）降速停車階段，為了避免降速時(shí)出現(xiàn)薄膜打皺或者因紙卷旋轉(zhuǎn)慣性導(dǎo)致薄膜脫落，該階段要求驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)冾l器以15Hz頻率輸出，直到完成包裝后變頻器停止輸出。

紙卷驅(qū)動(dòng)輥電機(jī)的三種輸出頻率設(shè)定如下：

速度1：變頻器輸出頻率設(shè)定為5Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速150rev/min；

速度2：變頻器輸出頻率設(shè)定為49.4Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速1481rev/min；

速度3：變頻器輸出頻率設(shè)定為15Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速450rev/min；

上述電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：N=60*f/p。

4.2 控制原理

基于變頻器上的端子所對(duì)應(yīng)的參數(shù)決定了端子的功能，首先通過(guò)變頻器參數(shù)P701～P704將變頻器的5#、6#、7#、8#（DIN1、DIN2、DIN3、DIN4）數(shù)字量輸入端子的功能設(shè)置為“二進(jìn)制編碼選擇+啟動(dòng)命令”，其次通過(guò)參數(shù)P1001～P1015在變頻器中預(yù)設(shè)15種固定頻率，最終通過(guò)變頻器DIN1、DIN2、DIN3、DIN4開(kāi)關(guān)的通、斷組合來(lái)選擇變頻器的輸出頻率。當(dāng)生產(chǎn)工藝要求更改變頻器輸出頻率時(shí)，該指令經(jīng)過(guò)PLC邏輯運(yùn)算，此時(shí)PLC基于8421BCD碼經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸模塊發(fā)出控制電信號(hào)給變頻器的數(shù)字量輸入端子。PLC通過(guò)不同的組合方式給變頻器的DIN1～DIN4提供高電位以激活端子，即通過(guò)DIN1～DIN4開(kāi)關(guān)的通、斷組合來(lái)選擇變頻器輸出哪一種固定頻率。例如：（1）當(dāng)PLC給DIN1、DIN2、DIN3、DIN4輸出二進(jìn)制編碼為“1100”時(shí)，則變頻器基于二進(jìn)制編碼輸出頻率為15種固定頻率中的第3種固定頻率。（2）當(dāng)PLC輸出二進(jìn)制編碼為“1110”時(shí)，則變頻器輸出頻率為第7種固定頻率。（3）當(dāng)PL輸出二進(jìn)制編碼為“1111”時(shí)，則變頻器輸出頻率為第15種固定頻率。同理，變頻器中設(shè)定的15種固定頻率均可通過(guò)PLC發(fā)送控制電信號(hào)給變頻器的DIN1～DIN4，使其開(kāi)關(guān)通、斷組合來(lái)選擇輸出頻率。

5 變頻器的主要調(diào)節(jié)參數(shù)

P304=400，P305=8.3，P307=4，P310=50，P311=1455，P700=2，P701=17，P702=17，P703=17，P704=17，P704=17，P1000=3，P1003=5，P1007=15，P1015=49。

6 結(jié)語(yǔ)

本文所述拉伸膜包裝機(jī)使用MM440變頻器的二進(jìn)制編碼固定頻率控制方式是MM440變頻器主要的多段速控制方式，并已廣泛地應(yīng)用于輕、重工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。MM440變頻器的多段速固定頻率控制功能不僅實(shí)現(xiàn)了紙卷包裝現(xiàn)場(chǎng)工藝的要求，也提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，給企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益。