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适用于挤出机的多电动机交流传动系统 宁波捷创技术有限公司 (浙江 315010) 李方园 ： 摘 要：以塑料薄膜的挤出机为例，通过引 。 入 TD2000系列 变 频器 ，介绍 了塑 料薄膜挤出生产线的速度同步控制 和自动卷取张力控制系统。 关键词：变频器 张力控制 传动系统 挤出机是制造塑料片材、薄膜、各种异型管 材等的机械生产线设备，以往大多采用直流传动 或电磁调速控制 前者维护繁杂而且费用巨大， 影响设备的使用效率，后者调速精度低、产品档 次低，这些都在很大程度上影响了挤出机的发展。 由于交流变频技术在我国近几年得到了突飞猛进 的发展，而且变频调速在频率范围、动态响应 、 调速精度、低频转矩、转差补偿、通信功能、智 能控制、功率因数、工作效率和使用方便等方面 是以往的调速方式无 法 比拟的 ，所 以深受挤 出机 制造企业的青睐，在新型的挤出机械中均采用了 高性能的变频器，同时原有的旧挤出机设备也将 进入新一轮的改造期 。 安圣 TD2000系列变频器由于具有优化空间 矢量 PWM调制、转矩补偿、自动节能运行 、电 压 AVR自整定等一系列功能，已经在机械制造 业得到了广泛的应用，如造纸机、吸塑成型机、 拉丝机、挤出机等。 图 1为塑料薄膜制造的全过程，颗粒原料从 挤出电动机带动的螺杆挤出机成型后 ，经过吹压 成大小适宜的乙烯包，然后经过拉料辊电动机带 动的拉料辊等进入导辊，接着送入张力辊，最后 由卷取电动机带动进行中心卷取成塑料薄膜卷筒。 这样的系统共需要对 4台交流电动机进行传动控 制，涉及到多传动控制和张力控制等内容。 图 1 塑料薄膜挤出机工作原理 1．卷取电动机 2、6、8、10．减速齿轮 3．张力辊 4．张力传感器 5．导辊电动机 7．拉料辊电动机 9．乙烯包 11．挤出电动机 在塑料薄膜挤出生产线拄制系统中，需要速 度同步的共有 3台电动机，即挤出电动机、拉料 辊电动机、导辊电动机。为实现以上功能，我们 采用对挤出电动机进行主速度给定值，其余的拉 料辊电动机和导辊电动机的同步速度信号分别取 自前一电动机的实际速度值，并可通过电位器进 行速度微调。如此一来，只要改变挤出电动机的 速度给定值，拉料辊电动机和导辊电动机的速度 也随之同步变化 ，而且变化不带有时滞性。 图 2所示为挤出机设备的变频控制接线原理， 前 3台电动机采用 TD2000变频器开环速度控制， 以实现速度同步。其中挤 出电动机的运行频率 (F00)设定为 “模拟端子设定 DC0～10V”，由输 入端 VCI决定速度同步的基准信号，输出频率 (F134)为挤出电动机实际的运行频率，以此作 为速度同步信号给下一台电动机。拉料辊电动机 和导辊 电动机的运行频率 (F00)设定为 “模拟 端子叠加设定”，其中 VCI作为主输入，CCI作 为辅助输入，等效的输入信号公式为：Vin：Vvci + (Vcci一5)。在这里，CCI端子的信号接微调 电位器。一般情况下，CCI的电位器信号位于中 间位置，即给定为 DC 5V，此时 CCI的输入对变 避用枷麓 丽 一 维普资讯 频器的给定不起作用，频率给定值信号由 VCI决 定。当工艺生产上对塑料薄膜的张力需要进行放 松或拉紧时，就可对 CCI值进行上下调整，频率 也随着微量调节 。 此种开环速度控制对于控制挤出机等机械已 经足够，因为 TD2000具有很好的电压线性跟随 性和高抗干扰能力，当微调某一传动点时，该传 动点后级同步跟随改变，前级不变。 3、380v进线 图 2 挤 出机多 电动机 传动系统 接线原理 1．速度设定电位器 2．挤出电动机 3、5．速度微调电位器 4．拉料辊电动机 6．导辊电动机 7．片力投入按钮 8．卷取电动机 本系统 中的挤 出机卷取 属于 中心 卷取形 式 ， 它对于变频器的要求：具有很强的制动力，才能 克服大惯量的塑料薄膜卷筒；具有恒功率特性； 具有高输出频率 以保证卷取电动机高速运行。 TD2000系列的变频器具有内置 PI功能和快速阶 跃转矩响应能力，很容易实现张力闭环控制，以 实现对张力的实时控制。在这里，由小型 PLC s7 来控制张力从开环到闭环的切换和数据的给定 CCI的信号。 1．张力测量原理 张力传感器放置在张力辊 的支持轴承下方， 由刚性材料做成，它只对水平方向的张力起作用。 当一定张力的塑料薄膜通过张力辊时，张力分成 两部分 (水平方向的力 FR和垂直方向的力 F )。 如图3a所示，设张力为 ，F 为张力辊和轴承 的重力，a、卢为纸幅的夹角，则 FR=T (cosfl—COSa) Fv=T (sina—sinf1)+FT 根据张力传感器的值 F 就可以计算出塑料 避旦鲤蟹 G●n●n I~ ~．hlnety 2OO3．■B■ 自控与