西門子MM440變頻器在造紙廠拉伸膜包裝機上的應(yīng)用

陳章寧

摘 要：MM440變頻器是MICROMASTER系列變頻器的典型產(chǎn)品，具有很高的運行可靠性和功能多樣性。由于生產(chǎn)工藝的需求，很多機械設(shè)備要求在不同生產(chǎn)階段以不同的轉(zhuǎn)速運行，此時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上的應(yīng)用進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：TB486；TN773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0091-01

1 系統(tǒng)概述

拉伸膜包裝機安裝于造紙車間成品工段，對生產(chǎn)出來的紙卷用PE拉伸膜包裝做為外包裝。拉伸膜包裝機機械結(jié)構(gòu)包括：紙卷驅(qū)動輥、移動小車、引膜機構(gòu)、施膠系統(tǒng)、切刀裝置、換膜機構(gòu)、送膜機構(gòu)。由于拉伸膜包裝機在施膠、紙卷包膜、下紙等生產(chǎn)過程中要求機械設(shè)備以不同的轉(zhuǎn)速運行，整個包裝過程要求頻繁地調(diào)整設(shè)備運轉(zhuǎn)速度，因此拉伸膜包裝機系統(tǒng)使用了西門子MM440變頻器的多段速固定頻率控制方式，既實現(xiàn)了現(xiàn)場生產(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MM440變頻器，7臺三相異步電機，PLC使用西門子S7-300，信號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，為了使電機可以平穩(wěn)地快速停止，每臺變頻器須外接一個制動電阻實現(xiàn)耗能制動。

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變頻器對拉伸膜包裝機的紙卷驅(qū)動輥電機進行多段速固定頻率控制為例，當(dāng)紙卷送達拉伸膜包裝機底部的驅(qū)動輥上后，驅(qū)動輥帶動紙卷旋轉(zhuǎn)，拉伸膜包裝機即開始對紙卷包裝，包裝過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）由于在開始包膜時要求驅(qū)動輥不能旋轉(zhuǎn)太快，否則PE膜容易脫落，該階段要求驅(qū)動輥變頻器以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)動輥變頻器以15Hz頻率輸出，直到完成包裝后變頻器停止輸出。

紙卷驅(qū)動輥電機的三種輸出頻率設(shè)定如下：

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

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

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

上述電機轉(zhuǎn)速計算公式：N=60*f/p。

4.2 控制原理

基于變頻器上的端子所對應(yīng)的參數(shù)決定了端子的功能，首先通過變頻器參數(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“二進制編碼選擇+啟動命令”，其次通過參數(shù)P1001～P1015在變頻器中預(yù)設(shè)15種固定頻率，最終通過變頻器DIN1、DIN2、DIN3、DIN4開關(guān)的通、斷組合來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，該指令經(jīng)過PLC邏輯運算，此時PLC基于8421BCD碼經(jīng)過信號傳輸模塊發(fā)出控制電信號給變頻器的數(shù)字量輸入端子。PLC通過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DIN1～DIN4開關(guān)的通、斷組合來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輸出二進制編碼為“1100”時，則變頻器基于二進制編碼輸出頻率為15種固定頻率中的第3種固定頻率。（2）當(dāng)PLC輸出二進制編碼為“1110”時，則變頻器輸出頻率為第7種固定頻率。（3）當(dāng)PL輸出二進制編碼為“1111”時，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PLC發(fā)送控制電信號給變頻器的DIN1～DIN4，使其開關(guān)通、斷組合來選擇輸出頻率。

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

本文所述拉伸膜包裝機使用MM440變頻器的二進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)計中。MM440變頻器的多段速固定頻率控制功能不僅實現(xiàn)了紙卷包裝現(xiàn)場工藝的要求，也提高了設(shè)備的自動化程度，給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟效益。