生产线变频调速系统设计

1引言

常用的生产线传动系统有皮带式输送线、滚筒式输送线等,后者又分为电动滚筒式、无动力滚筒式、皮带驱动积放式等。滚筒传送具有整体刚度较好,传送工件种类多,传动组合方便,并且对环境温度、湿度适应性良好等优点,应用非常广泛,特别是在组装加工行业、冶金行业等领域[1]。

滚筒马达是用来驱动滚筒的,通常可以采用马达直接驱动滚筒或经减速器后驱动滚筒的驱动方式,这些滚筒称为主动滚筒,而不由马达直接驱动、起传递作用的滚筒称为被动滚筒。若干个主动滚筒和被动滚筒组合在一起,完成某一工艺要求,称为一个滚筒组,一条完整的生产线传动系统由多个滚筒组组成。

随着交流变频调速技术的发展,用变频器对电动机进行调速控制越来越普遍,使用变频调速有诸多优点,比如可实现软启动、节约电能、稳态精度高、动态响应性能好等优点,再采用PLC来作为控制中心,更具有控制简单、使用灵活等优势。

2变频调速系统设计方案

本设计案例是一个50m直线式组装生产线,如图1所示。两端是工件上下线用的液压升降台,12台滚筒马达均匀分布在生产线上,另安装有行程开关、光电开关、磁感应开关等用于完成位置检测、控制的作用。

图1系统构成略图

一个滚筒组即3台电动机配用一个变频器。

另外,配置一台PLC作为控制用。

3变频器接口的应用

图2是一个无矢量控制的标准型变频器接口图,变频器调频信号电压由PLC提供,信号电压范围是0～5V。7、8、9是继电器输出信号,这里用作正常运行指示灯;17、18是集电极开路输出端子,这里用作故障指示灯用,在发生过电流故障时灯亮。

图2变频器接口的应用

11端是随变频器输出频率变化的电压信号输出端子,0～5V对应的频率范围是0～50Hz,所以,可以作为现场速度指示信号。

图2中,故障指示信号也应送到PLC,以使PLC进行统一控制。

4变频器及滚筒电机的选用

变频器的选用和一般系统变频器的选用类似,即首先保证变频器的容量大于电动机的容量,还应考虑变频器的额定电流要大于电动机的额定电流。变频器容量选择方法是:

变频器的额定电流值≥K[NImn+n(Imdn-Imn)]

式中:N—滚筒电动机台数;

Imn—滚筒电动机额定电流;

Imdn—电动机堵转电流;

n—可能堵转的电动机台数;

K—系数,通常最小取1.1。

其次,选择变频器的类型。由于本滚筒传动系统对稳态精度及动态响应要求不高,可选用无矢量控制的标准型变频器,实际选用的变频器输出频率精度为0.01%×最高频率,附表是某国产变频器的全系列变频器的主要参数表,在目前通用变频器领域中具有一定代表性。在变频器参数设定中,通常选用合适的V/f控制曲线是需要重点考虑的,但是对生产线传动系统这种恒转矩负载来说,最好采用具有恒转矩控制功能的变频器,如果用变频器实现恒转矩调速,必须加大电动机及变频器的容量,以提高低速情况下的转矩[2]。在系统控制方式中,采用无速度传感器的开环控制即可。