一， 前言
顆粒包裝機(jī)械在制藥、食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，自動(dòng)化的程度越來越高，PLC、HMI、變頻器等產(chǎn)品的使用已經(jīng)很普及。顆粒包裝機(jī)械中塑膜成型是包裝的前段工序，將塑膜通過加熱沖壓成型后傳送到下一個(gè)工序，變頻器在這個(gè)工序中主要是實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能，節(jié)能的目的還在其次。
以下主要介紹塑膜成型部分設(shè)備的控制。
二， 系統(tǒng)構(gòu)成
1， 原先系統(tǒng)設(shè)計(jì)
包裝機(jī)械設(shè)備廠家的設(shè)計(jì)工程師最開始的設(shè)計(jì)思路是這樣，塑膜通過主電機(jī)送入加熱區(qū)域，然后經(jīng)模具沖壓成型送到下一個(gè)工序。主電機(jī)和模具沖壓部分通過齒輪和皮帶連接，固定的速度變比，PLC根據(jù)工藝計(jì)算出速度通過變頻器開環(huán)控制主電機(jī)的速度，主電機(jī)速度越快，沖壓的速度也隨之越快，根據(jù)編碼器的反饋脈沖PLC計(jì)算塑膜的長度，以確定模具的沖壓動(dòng)作的頻率，系統(tǒng)示意圖如下圖一：
圖一
2， 系統(tǒng)問題所在
因沖壓模具的速度是根據(jù)主電機(jī)的速度變化而變化的，主電機(jī)和他之間通過機(jī)械速度變比，因機(jī)械速比精度、機(jī)械間隙、皮帶伸縮、主電機(jī)本身速度波動(dòng)等原因的存在，導(dǎo)致塑膜拉斷或累計(jì)的情況，控制效果不理想，速度不穩(wěn)定，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
3， 解決方案
通過現(xiàn)場觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，了解工藝要求，與設(shè)計(jì)工程師多次交流探討后決定將主電機(jī)和模具沖壓單獨(dú)控制，增加模具沖壓電機(jī)，使用日立SJ300變頻器主從控制功能，上位PLC與變頻器通過RS485通訊修改電子齒輪比，使模具沖壓的速度跟隨主電機(jī)的速度變化而變化，修改后的方案系統(tǒng)示意圖如下圖二：
圖二
4， 修改方案后的系統(tǒng)配置
增加一臺(tái)電機(jī)和一臺(tái)SJ300變頻器，兩臺(tái)電機(jī)均使用閉環(huán)控制，增加PB反饋卡，同時(shí)電機(jī)增加編碼器，電氣成本上升比較大。
三， 系統(tǒng)調(diào)試
1， 日立SJ300變頻器使用主從控制功能需要用到矢量閉環(huán)控制，故電機(jī)參數(shù)與控制精度有很大的關(guān)聯(lián)，首先需要確認(rèn)以下硬件的參數(shù)。
1.1電機(jī)的型號(hào)、功率、電流等。
1.2編碼器的型號(hào)、供電電壓、驅(qū)動(dòng)模式等是否與變頻器SJ-PB卡匹配，編碼器的分辨率是多少，變頻器反饋卡需要線驅(qū)動(dòng)型的編碼器。
1.3變頻器的型號(hào)是否與電機(jī)功率匹配，如果功率等級(jí)相差太大可能導(dǎo)致控制不穩(wěn)定的情況，一般不超過2個(gè)功率等級(jí)，如1.5Kw的電機(jī)最大配4KW的變頻器。
2，確認(rèn)上述硬件沒有問題，可以進(jìn)行以下調(diào)試操作了。
2.1 分別將兩臺(tái)電機(jī)做電機(jī)參數(shù)自整定，參數(shù)設(shè)定如下。
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具體操作參考日立SJ300/SJ700說明書
2.2完成變頻器電機(jī)參數(shù)自整定后，分別做變頻器的無速度矢量開環(huán)控制，確認(rèn)開環(huán)控制是否正常，D002的電流是否有異常的情況，參數(shù)設(shè)定如下：
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如果矢量開環(huán)運(yùn)行時(shí)D002電流大，或者有過流過載的報(bào)警，確認(rèn)負(fù)載是否有異常的情況，電機(jī)的剎車是否完全打開。
2.3 矢量開環(huán)控制完成后，分別做矢量控制閉環(huán)運(yùn)行，參數(shù)設(shè)定如下：
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閉環(huán)控制需要注意：
2.3.1 P011務(wù)必要與編碼器的脈沖數(shù)一致，如不一致的話會(huì)出現(xiàn)速度波動(dòng)的情況，PG卡的接線務(wù)必按照說明書及PG卡的標(biāo)實(shí)接線。
2.3.2根據(jù)編碼器反饋的實(shí)際速度調(diào)整H034的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這個(gè)值很重要，此值如果不當(dāng)?shù)脑挘瑫?huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，主從控制時(shí)效果不理想。
2.3.3 如果調(diào)試完H034后，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)有異常震動(dòng)響聲，減小H005的值，直至響聲不明顯。
3． 完成上述步驟之后，分別將主從變頻器參數(shù)設(shè)定如下
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根據(jù)上表參數(shù)設(shè)定，主從電機(jī)參數(shù)以3/4的速比運(yùn)行，P020和P021設(shè)定一個(gè)對(duì)應(yīng)比值即可，即：P020=3，P021=4也可以。
4， 至此，通過上述步驟調(diào)試，系統(tǒng)整體運(yùn)行正常，PLC 與變頻器的通訊部分在此不做描敘。與廠家工程師一起測(cè)試系統(tǒng)的性能，誤差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，解決了主電機(jī)和沖壓模具速度不匹配，頻繁出現(xiàn)塑膜拉斷和累計(jì)的現(xiàn)象。雖然新的系統(tǒng)在成本上上升比較大，但控制效果理想。
四， 系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)
1, 主從控制運(yùn)行時(shí)，從機(jī)速度波動(dòng)較大，達(dá)到正負(fù)2HZ以上時(shí)，此時(shí)請(qǐng)參考主機(jī)的本身的反饋速度是否穩(wěn)定，調(diào)整H034的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
2， 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)有明顯的震動(dòng)聲響，適當(dāng)減小H005電機(jī)響應(yīng)值，抱閘是否完全打開。
3， 從機(jī)的速度加速過程緩慢，確認(rèn)是否分配了48LAC功能，端子狀態(tài)是否為ON，此功能為ON時(shí)取消了從機(jī)的加減速時(shí)間，從機(jī)的加減速根據(jù)主機(jī)的輸出脈沖的速度變化而變化，適當(dāng)加大P023的值。
4，如果D001的運(yùn)行頻率與C072監(jiān)視的實(shí)際速度相差較大，可以參考D003變頻器的運(yùn)行方向，如果此時(shí)變頻器的給定的是正轉(zhuǎn)，而D003為反轉(zhuǎn)，確認(rèn)PG卡的接線是否有接反的情況。
5， 因SJ300變頻器已經(jīng)停產(chǎn)，升級(jí)機(jī)型SJ700變頻器具備SJ300的功能，參數(shù)和FB反饋卡都通用。
五， 附錄
現(xiàn)場調(diào)試的參數(shù)和接線照片。
主回路接線
PG卡接線方式
主變頻器設(shè)定參數(shù)表：
從變頻器設(shè)定參數(shù)表：
