淺談無級變速改為伺服控制的應用

摘要：開松機第一第二開松輥及輸送輥電機的無級變速器用伺服電機替代，并通過增加必要的機械設備，代替原機的傳動控制，伺服電機的連接全部用聯軸節，連接采用同軸直連方式。采用德國Lenze的伺服電機及9300ES系列的伺服控制器，并通過增加必要的機械設備，代替原機的圓盤式減速機及甘油計量泵調整電機，實現與主機匹配更為合理精確的甘油供給；各伺服電機當前運行的轉速、運行比例；加熱器件的溫度變化曲線等。

關鍵詞：無級變速器 伺服電機 伺服控制器

0 引言

濾棒成型機組由AF2開松機、KDF2成型機和HCF裝盤機三部分組成，原型開松機傳動系統采用的是無級變速器和圓盤減速器，只有通過技術改造才可以滿足工藝質量要求，與采用電機獨立驅動的傳動方式相比有許多不足之處。

1 濾棒成型機組采用原廠的機械式傳動存在的問題

1.1 設備運行一段時間無級變速器必須檢查、檢修，這樣才能避免由于鏈條松動而造成的開松輥速出現比較大的波動，避免導致濾棒重量波動，而影響到濾棒吸阻的波動。

1.2 無級變速器長期使用易出現漏油現象。

1.3 無級變速器的使用壽命相對較短，磨損到一定程度必須更新，但是，進口的無級變速器價格較高，更換進口的無級變速器將加大生產成本。

1.4 甘油泵驅動采用的是圓盤減速器裝置，當機組起車或低速運行時將導致甘油量供應不穩定，有時還可能造成噴灑量不夠。

1.5 循環潤滑系統中潤滑油的冷卻采用的是風冷裝置，冷卻效果不佳，由此造成主齒輪箱溫升過高，降低機器的使用壽命。

1.6 下煙槍部位無冷卻媒體，機器長期運行煙槍部位溫度非常高，不但減少布帶的使用壽命，而且機器運行也不穩定，是導致濾棒質量不穩定因素之一。

2 電氣方面改造方案

2.1 氣控制系統選用西門子S7-300PLC，PLC的CPU選用具有PROFIBUS現場總線功能的模塊CPU315-2DP；同時采用PT100模擬塊進行溫度控制，PLC控溫包括熱膠箱、加熱噴嘴、紙加熱、輸膠軟管以及煙槍輔助加熱。①PLC控制程序能正確完成啟動、停車、工藝流程控制、檢測、上下游邏輯連機和速度給定等整個運行過程控制。編制的PLC控制程序完全符合原機工作的邏輯關系及技術改造后的控制要求，PLC執行及響應速度滿足原機所有控制及新增功能的工藝要求。②對YL12開松機的電控系統進行PLC改造，PLC代替原YL12開松機部分A15三醋酸甘油脂監控裝置等，控制程序集中在主電控柜的CPU315 DP中。③裝盤機控制系統的PLC采用西門子S7-300遠程I/O模塊ET200M，通過現場總線實現控制。④增加溫度過高和過低保護報警裝置。

2.2 用全套德國倫茨伺服控制技術進行開松機技術改造。①開松機第一第二開松輥及輸送輥電機的無級變速器用伺服電機替代，并通過增加必要的機械設備，代替原機的傳動控制，伺服電機的連接全部用聯軸節，連接采用同軸直連方式。②采用德國Lenze的伺服電機及9300ES系列的伺服控制器，并通過增加必要的機械設備，代替原機的圓盤式減速機及甘油計量泵調整電機，實現與主機匹配更為合理精確的甘油供給。

由于甘油供給計量泵工作在低轉速區，為了保證控制精度及轉矩在伺服電機上又配置了大減速比的減速器。

2.3 用現場工業總線（PROFIBUS），將觸摸屏、伺服控制器、PLC等器件聯成網絡。

2.4 采用兩臺觸摸屏實現人機界面。

2.4.1 YL22成型機操作面板上的觸摸屏選用Digital公司的GP2501S型12.1英寸、彩色觸摸屏，用它作為人機界面實時地顯示機組的工作狀態，能夠分類別地顯示：①運行狀態顯示：用圖型及色彩變換方式顯示YL12/YL22/

YJ35機各傳感器的位置及工作狀態；加熱器件的溫度變化曲線；各伺服電機當前運行的轉速、運行比例等。②生產設置：設置濾棒的長度、圓周、生產速度以及運行選項等。③設定各伺服控制器的工作參數，運行比例等。④分作業班組統計生產情況。⑤設置溫度、轉速控制參數。⑥設置各定時器、計數器控制范圍。⑦自動記錄并顯示故障報警信息及報警時刻。

2.4.2 YL12開松機觸摸屏選用西門子TP170A，三個轉速表能用觸摸屏替代，觸摸屏顯示YL12開松機開松輥轉速、線速度、運行比例關系，觸摸屏通訊采用PROFIBUS總線。

2.5 更換與采用的PLC不相匹配的傳感器，如B18，B19光電傳感器（采用日本SICK產品），閥全部改為24V電磁閥（采用德國FESTO公司產品），B15.4接近開關等。

2.6 主電機采用交流電機變頻調速，變頻器為倫茨公司EVS9326產品，該產品為工程矢量型變頻器，保證主電機的控制精度，還可通過總線與電控系統進行通信。在成型機輔助變速箱上安裝編碼器，用編碼器提供的脈沖信號作為開松機伺服控制器跟隨成型機同步運行的信號源。安裝斬波器及自動電阻，取消機械剎車器。

2.7 冷卻系統進行改造。我廠的生產設備所采用的冷卻方式為集中制冷，要實現潤滑油和下成型槍循環水冷卻功能，需要對下煙槍進行改造，增加蓋板，增加循環水管；取消外通風風機，增加排風扇，增加油水冷卻器等部件，與主機冷卻管道連接。

3 驗收標準

機組改造后電控系統功能齊全穩定，開松機傳動系統運轉正常，改造后生產嘴棒符合企業標準要求。

參考文獻：

[1]倫茨9300伺服控制器操作手冊.

[2]濾棒成型機操作規程.許昌煙草機械廠.

[3]王書鵬，毛祥剛，馮正華，高月，趙延君.DSBJ1200型伺服電子秤[J].價值工程，2010（10）.