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作者：劉超
廣州艾諾瑪自動(dòng)化工控設(shè)備有限公司
關(guān)鍵詞：DC BUS、變頻器、能量反饋、直流母線(xiàn)、魚(yú)絲機(jī)
一、系統(tǒng)概述：
美國(guó)莎士比亞公司自1897年成立以來(lái)一直致力于魚(yú)絲、魚(yú)桿、棒球、滑雪板(K2)等產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。廣州東泰廠是莎士比亞在中國(guó)大陸的生產(chǎn)基地，現(xiàn)已建成六條魚(yú)絲生產(chǎn)線(xiàn)。
魚(yú)絲的加工工藝大致分為三個(gè)部分：
1． 原料加熱
魚(yú)絲的生產(chǎn)原料呈固態(tài)顆粒狀，在加溫爐中通過(guò)溫度控制讓原料變成液態(tài)。加溫過(guò)程溫度控制非常嚴(yán)格，溫度控制的好壞直接影響到魚(yú)絲的質(zhì)量。
2． 擠壓
經(jīng)過(guò)加溫后的原料變成粘稠的液體狀，在一定的壓力下讓原料通過(guò)模具形成魚(yú)絲的形狀。
3． 拉伸成型
通過(guò)擠壓出來(lái)的魚(yú)絲通過(guò)冷水冷卻后是比較粗的一種形態(tài)，要經(jīng)過(guò)四級(jí)不同速度的滾輪對(duì)其進(jìn)行拉伸。魚(yú)絲在四級(jí)不同速度的拉伸后成為最終的成品。
二、系統(tǒng)要求：
1． 溫度控制要求原料在爐中不同位置要達(dá)到不同的設(shè)定值。
2． 要求擠塑電機(jī)的頻率可控，使液態(tài)材料通過(guò)模具的壓力恒定不變。
3． 要求四級(jí)拉伸的滾輪頻率可調(diào)，滾輪間由于速度的差異產(chǎn)生的多余能量要加以利用。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
1． 溫度控制：
a） 溫度檢測(cè)
溫度通過(guò)熱電偶來(lái)測(cè)量，熱電偶信號(hào)送給溫控儀表
b） 溫度控制儀表
溫控控制采用歐陸2208e溫度控制儀,儀表通過(guò)檢測(cè)熱電偶反饋回的溫度值與設(shè)定值之間的溫度差異控制繼電器的輸出。
c） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
2208e輸出控制固態(tài)繼電器，電阻絲根據(jù)固態(tài)繼電器的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行加溫。
2． 壓力控制：
在擠壓過(guò)程中，要求液態(tài)材料通過(guò)模具的速度均勻，擠壓的壓力保持在設(shè)定值。壓力的大小由擠塑電機(jī)的頻率決定。
a) 壓力的控制由歐陸2604 PID控制儀完成。PID控制儀可設(shè)定一個(gè)壓力值，通過(guò)檢測(cè)壓力傳感器的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)輸出（0－10V）
b) 擠塑電機(jī)的頻率由POWERFLEX700來(lái)控制。變頻器的速度源取2604輸出的0－10V信號(hào)，頻率的大小完全由2604的輸出來(lái)決定，從而實(shí)現(xiàn)了PID調(diào)節(jié)，使得輸出的壓力達(dá)到預(yù)期效果。由于擠壓過(guò)程要求低速下產(chǎn)生大的力矩，固變頻器選用POWERFLEX700 Vector 控制方式。
3． 拉伸控制
拉伸分為四級(jí)，四級(jí)拉伸電機(jī)根據(jù)不同速度的差異產(chǎn)生一定的張力將魚(yú)絲拉伸成設(shè)定的效果。四級(jí)拉伸電機(jī)的速度要求可以更改，以滿(mǎn)足生產(chǎn)不同種類(lèi)的魚(yú)絲的要求。四臺(tái)拉伸電機(jī)由4臺(tái)POWERFLEX700控制，頻率由操作員根據(jù)不同產(chǎn)品的配方要求在面板輸入。四臺(tái)變頻器均采用矢量控制方式。
4． 能量再生利用，
魚(yú)絲的拉伸過(guò)程分為四個(gè)部分，由于每個(gè)部分的速度不同，而魚(yú)絲把各級(jí)滾輪聯(lián)系在一起，速度慢的電機(jī)由于速度快的電機(jī)的帶動(dòng)會(huì)使其處于發(fā)電狀態(tài)。多余的能量一定要進(jìn)行處理，一種方法是將多余的能量消耗掉，另外一種是將多余的能量反饋到電網(wǎng)加以利用。由于魚(yú)絲的拉伸是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)產(chǎn)生的能量是源源不斷的，如果多余的能量不能加以利用將是一種很大的資源浪費(fèi)。考慮對(duì)多余能量的處理和節(jié)能問(wèn)題，決定用DC BUS 系統(tǒng)對(duì)四臺(tái)POWERFLEX700供電。DC BUS 系統(tǒng)為四臺(tái)POWERFLEX700提供直流供電。多余的能量通過(guò)DC BUS 系統(tǒng)反饋到電網(wǎng)進(jìn)行再次利用。這樣即解決了多余能量的問(wèn)題，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
四、DC BUS 介紹
DC BUS 主要由POWER LINE FLITER、1336REGEN PRECHARGE、1321LINE REACTOR、1336 REGEN CONVERTER組成。DC BUS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
1． POWER LINE FLITER 濾波器，對(duì)三相進(jìn)線(xiàn)進(jìn)行濾波處理。
2． 1336REGEN PRECHARGE進(jìn)行預(yù)充電
3． 1321LINE REACTOR 電抗器
4． 1336 REGEN CONVERTER 為PF700提供直流電源，對(duì)反饋回的能量進(jìn)行再生利用。
五、主要參數(shù)說(shuō)明
1．1336 REGEN CONVERTER
使用1336 REGEN CONVERTER之前要選擇好工作方式，有24V和110V可選。在輔助電路上加上選擇開(kāi)關(guān)用來(lái)切換ENABLE/UNENABLE，復(fù)位按鈕用來(lái)修改參數(shù)后對(duì)CONVERTER復(fù)位。具體接線(xiàn)方法如下：
進(jìn)入Program模式修改CONVERTER的Operational Mode 為 ××××0101
2．POWERFLEX700
變頻器采用矢量控制方式，首先要將控制模式53號(hào)參數(shù)改為FVC Vector控制方式。然后要輸入電機(jī)銘牌參數(shù)，建立基本電機(jī)模型。為了使矢量控制達(dá)到更好的效果，在變頻器和電機(jī)連接后，讓POWERFLEX700進(jìn)行AUTOTUNE（61號(hào)參數(shù)）。這樣變頻器可以自動(dòng)檢測(cè)出電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，形成一個(gè)數(shù)學(xué)模型。為了讓數(shù)學(xué)模型建立的真實(shí)完善，要把動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)試各做一次，在做動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)一定要讓電機(jī)空載。
六、總結(jié)
莎士比亞先后建立了六條魚(yú)絲生產(chǎn)線(xiàn)，自運(yùn)行到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了一年多的時(shí)間，經(jīng)過(guò)一年時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不但達(dá)到魚(yú)絲生產(chǎn)的要求，更大大節(jié)約了能源。
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