罗克韦尔DC BUS 、POWERFLEX700在鱼丝拉伸系统中的应用

一、系统概述： 美国莎士比亚公司自1897年成立以来一直致力于鱼丝、鱼杆、棒球、滑雪板(K2)等产品的研发和生产。广州东泰厂是莎士比亚在中国大陆的生产基地，现已建成六条鱼丝生产线。 鱼丝的加工工艺大致分为三个部分： 1．原料加热 鱼丝的生产原料呈固态颗粒状，在加温炉中通过温度控制让原料变成液态。加温过程温度控制非常严格，温度控制的好坏直接影响到鱼丝的质量。 2．挤压 经过加温后的原料变成粘稠的液体状，在一定的压力下让原料通过模具形成鱼丝的形状。 3．拉伸成型 通过挤压出来的鱼丝通过冷水冷却后是比较粗的一种形态，要经过四级不同速度的滚轮对其进行拉伸。鱼丝在四级不同速度的拉伸后成为最终的成品。 二、系统要求： 1．温度控制要求原料在炉中不同位置要达到不同的设定值。 2．要求挤塑电机的频率可控，使液态材料通过模具的压力恒定不变。 3．要求四级拉伸的滚轮频率可调，滚轮间由于速度的差异产生的多余能量要加以利用。 三、系统设计： 1．温度控制： a）温度检测 温度通过热电偶来测量，热电偶信号送给温控仪表 b）温度控制仪表 温控控制采用欧陆2208e温度控制仪,仪表通过检测热电偶反馈回的温度值与设定值之间的温度差异控制继电器的输出。 c）执行机构 2208e输出控制固态继电器，电阻丝根据固态继电器的动作来进行加温。 2．压力控制： 在挤压过程中，要求液态材料通过模具的速度均匀，挤压的压力保持在设定值。压力的大小由挤塑电机的频率决定。 a)压力的控制由欧陆2604 PID控制仪完成。PID控制仪可设定一个压力值，通过检测压力传感器的信号来调节输出（0－10V） b)挤塑电机的频率由POWERFLEX700来控制。变频器的速度源取2604输出的0－10V信号，频率的大小完全由2604的输出来决定，从而实现了PID调节，使得输出的压力达到预期效果。由于挤压过程要求低速下产生大的力矩，固变频器选用POWERFLEX700 Vector 控制方式。 3．拉伸控制 拉伸分为四级，四级拉伸电机根据不同速度的差异产生一定的张力将鱼丝拉伸成设定的效果。四级拉伸电机的速度要求可以更改，以满足生产不同种类的鱼丝的要求。四台拉伸电机由4台POWERFLEX700控制，频率由操作员根据不同产品的配方要求在面板输入。四台变频器均采用矢量控制方式。 4．能量再生利用， 鱼丝的拉伸过程分为四个部分，由于每个部分的速度不同，而鱼丝把各级滚轮联系在一起，速度慢的电机由于速度快的电机的带动会使其处于发电状态。多余的能量一定要进行处理，一种方法是将多余的能量消耗掉，另外一种是将多余的能量反馈到电网加以利用。由于鱼丝的拉伸是一个连续的过程，处于发电状态的电机产生的能量是源源不断的，如果多余的能量不能加以利用将是一种很大的资源浪费。考虑对多余能量的处理和节能问题，决定用DC BUS 系统对四台POWERFLEX700供电。DC BUS 系统为四台POWERFLEX700提供直流供电。多余的能量通过DC BUS 系统反馈到电网进行再次利用。这样即解决了多余能量的问题，也实现了节能。 四、DC BUS 介绍 DC BUS 主要由POWER LINE FLITER、1336REGEN PRECHARGE、1321LINE REACTOR、1336 REGEN CONVERTER组成。DC BUS 系统结构图如下所示： 1．POWER LINE FLITER 滤波器，对三相进线进行滤波处理。 2．1336REGEN PRECHARGE进行预充电 3．1321LINE REACTOR 电抗器 4．1336 REGEN CONVERTER 为PF700提供直流电源，对反馈回的能量进行再生利用。 DC BUS原理图 五、主要参数说明 1．1336 REGEN CONVERTER 使用1336 REGEN CONVERTER之前要选择好工作方式，有24V和110V可选。在辅助电路上加上选择开关用来切换ENABLE/UNENABLE，复位按钮用来修改参数后对CONVERTER复位。具体接线方法如下： 进入Program模式修改CONVERTER的Operational Mode 为 ××××0101 2．POWERFLEX700 变频器采用矢量控制方式，首先要将控制模式53号参数改为FVC Vector控制方式。然后要输入电机铭牌参数，建立基本电机模型。为了使矢量控制达到更好的效果，在变频器和电机连接后，让POWERFLEX700进行AUTOTUNE（61号参数）。这样变频器可以自动检测出电机的相关参数，形成一个数学模型。为了让数学模型建立的真实完善，要把动态和静态测试各做一次，在做动态测试时一定要让电机空载。 六、总结 莎士比亚先后建立了六条鱼丝生产线，自运行到现在已经过了一年多的时间，经过一年时间的考验，系统运行稳定，不但达到鱼丝生产的要求，更大大节约了能源。