朔州西门子S7-300代理商

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一、前言
 
    不锈钢管成型机械设备是将不锈钢带通过一次成型模具、氩弧焊接、三级打磨、粹火、二次成型、打码、气动切割等多道工序加工成为直径大小不等的钢管成品，产品广泛应用在工业及装饰行业。工业管具有耐腐蚀、耐高温、耐高压等特点。AC60变频器主要应用在一次成型和二次成型这两个环节上面。（7.5KW和4KW变频器各一台）

二、工艺流程说明（如图一）

  半成品不锈钢带整卷放置在放卷机架上面（被动放卷），在1#变频器驱动下，钢带通过一次成型模具（多个模具）将钢带逐级卷成管状，通过下一个环节—氩弧焊接设备对着闭合口进行连续不断的焊接。然后进入三级加湿打磨将焊接点打磨光洁无痕。粹火使不锈钢材质变得更加适应各种恶劣场合。又通过第二次成型还可对成品直径进行校正，保证产品的合格率。后根据要求将不锈钢管通过切割成不等长度的成品。

三、控制要求（只对变频器控制作说明）见图二

   一次成型与二次成型要求保持同步。且2#变频器要有微调。如若不能保持同步，那么在粹火这个环节（此时因材质受热变软）很容易就会使管径因拉长变细或堆叠，导致产品报废。客户原来使用的某厂家品牌的变频器，采用外接三个电位器用模拟量控制，由于模拟量容易受到干扰产生衰减和漂移。出废品率高，有时甚至无法使用。我们利用伟创AC60变频器的485通讯及主辅通道叠加的强大功能，对该套设备进行改造后，效果。

四、参数调试 

1#变频器参数设定

2#变频器参数设定（通过E-02设定手/自动切换）

注意事项：

    一、2#变频器出现故障时，给1#变频器一个自由停车信号，实现紧急停车，减少出废品率。反之，1#变频器出现故障时，由于H-66设定为2，2#变频器同样也会紧急停车，两者之间形成一个互锁关系。

    二、2#变频器可根据实际中的机械减速比来设定同步比率（H-70）。管径误差校正可由微升/微降按纽做调节。

    三、2#变频器既可实现同步联动，也可通过E-02=12改为外置电位器调节。（外接一个手/自动切换开关

   现代的光缆工业具有技术复杂、规模大、高速、高效的特点，因而对生产自动化提出了越来越高的要求。随着半导体集成电路大规模化的发展，光缆设备的发展从早期的由分立元件构成的简单逻辑线路系统，到带有低功能CPU的智能化仪表，再到由单元计算机构成的独立计算控制系统。目前，国外的光缆设备生产厂商大都采用了工业计算机（IPC）、可编程序控制器（PLC）及智能仪表等自动化控制技术。

下面是德维森公司ATCS-PPC31控制器在光纤生产中的具体应用。

1、 设备组成
    束管挤出生产线主要用于挤制2~l2芯松套充油光纤，采用工业控制计算机及可编程序控制器控制，挤出直径均匀光滑、速度高。

1.1设备的主要组成
12芯光纤放线架（三组）
光纤或光纤束SZ扭绞头
光纤填充膏填充装置
SJ-45×25G挤出机主机及烘干装置
4M恒温水槽
φ800轮牵引及恒温水箱
8M冷却水槽及制冷水箱
吹干装置
线径检测仪（英国BETA公司产品）
压带牵引装置
储线张力装置
φ1000收排线装置
电控柜及计算机系统

1.2电气主控原理简介
    计算机生产控制系统，在bbbbbbS98环境下运行，采用BORLAND C++编程，系统集测控、显示、管理于一体，通过PLC在生产过程进行采集、控制，从而实现生产线的启动、升速、降速与自动运行。系统控制精度高，挤出稳定、可靠；挤出直径均匀、光滑、速度高，余长控制精度高，并且采用图形用户界面（GUI），方便用户使用。
    图l所示的是束管挤出生产线计算机控制系统，计算机控制系统的上位机PC是一体化工业计算机，下位机是德维森公司生产的PPC31可编程序控制器，上、下位机之间通过RS485进行串行通讯。上位机用于参数设置和显示，较为复杂的运算也是由PC来完成，但不直接参与控制，直接参与控制和检测的是PLC。
    PLC实现开关量、模拟量的输入和输出；PLC在进行生产线过程控制的同时，将采集到的生产线运行状态等信息经RS485串行口送到上位机，由上位机来实现生产线的实时参数和状态信息显示；同时，部分智能仪表如线径检测仪、温控仪还可以通过串行通讯（RS232C/RS485），将本身的运行状态传递给上位机，通过上位机设定仪表参数，从而实现仪表的智能控制。

数字量输入统计：
输入位00001      油膏压力填充上限
输入位00002      油膏压力填充下限
输入位00003      胶桶下限报警
输入位00004      一级泵上限
输入位00005      一级泵下限
输入位00006      储胶罐上限
输入位00007      储胶罐下限
输入位00008      循环水泵启动信号
输入位00009      备用
输入位00010      紧急停车
输入位00011      减速停机
输入位00012      产品长度脉冲信号
输入位00013      绞合角度脉冲信号
输入位00014      交流伺服控制器报警
输入位00015      挤出机控制器报警
输入位00016      挤出机超温报警
采用ATCS 模块IDD40采集这些数字量输入信号。
数字量输出统计：
输出位00001      备用
输出位00002      回水泵
输出位00003      热水阀
输出位00004      冷水阀
输出位00005      吹干装置
输出位00006      填充装置充气阀
输出位00007      填充装置下压阀
输出位00008      填充换向阀
输出位00009      上料装置
输出位00010      烘干装置
输出位00011      生产异常灯
输出位00012      生产预备灯
输出位00013      生产运行灯
输出位00014      冷水箱制冷机
输出位00015-00026      12路光纤放线
输出位00027      挤出机
输出位00028      绞合
输出位00029      填充二级泵
输出位00030      牵引
采用一块ATCS 数字量输出模块 ODD50(32点数字量输出)输出这些信号.

模拟量输出信号：
1通道：挤出机速度给定
2通道：单轮牵引电机速度给定
3通道：履带牵引速度给定
4通道：填充速度给定
5通道：绞合速度给定
6通道：排线速度给定
7通道：收线速度给定
采用两块ATCS模拟量输出模块OAD20(4通道输出/模块).

模拟量输入信号：
1通道：挤出机电流实际值
2通道：收线张力反馈输入
3通道：履带牵引张力反馈输入
4通道：挤出机模拟量输出
采用一块ATCS 电流输入模拟量模块IAD23F采集(4通道4~20mA输入).

2、PC+PLC控制
    生产线控制中采用计算机与PLC相结合构成的分散式控制系统。工业计算机选用台湾研华公司的IPC-610系列。因为它们在国内工业控制市场上占有较大的份额，可靠性也较高。
    在生产线中选择使用德维森公司的PPC31型PLC，是因为它具有高速、多功能、系统化、网络化、结构简单、安装方便、系统组织灵活、可靠性高、维护方便。网络化和通讯强化通讯能力也是该PLC的一个重要特点。
    束管挤出生产线的电气控制系统是一个较大的控制系统，各种电机有24台，其中需要同步的交直流电机共19只。如果用继电器逻辑电路和模拟电路，不仅系统复杂，而且可靠性不能保证。单独用工业计算机来实现，虽然人机界面较为友好，参数显示、参数输入很直观方便，但执行速度慢、抗干扰能力差、可靠性不高； 而单用PLC来实现，虽然速度快、抗干扰能力强，但参数设置很不方便，系统运行参数和状态信息下能做到一目了然，用PC+PLC来控制，充分发挥了PC和PLC的各自优势。PC作为上位机，用来显示系统运行的状态信息。诸如：生产线速度、SZ绞合角度、产品长度及系统运行状态等信息，同时也用来进行参数设置，处理一些复杂的运算。PLC用来控制生产线的运行，采集生产线运行中的状态信息。PC和PLC之间用RS485通讯口来交换信息和指令。
    出于可靠性考虑，在束管生产线中采用日本岛电公司的SR系列智能温控仪、德国西门子数字电机控制器以及英国BETA公司线径检测仪等。它们在生产线中的应用不仅提高了设备运行的精度、可靠性，而且使操作更为简单方便。
    在软件的编程上，出于维护性考虑，采用组态软件进行编程。

3、 用前景
    本系统由于采用了日前占有量高、技术成熟的研华工业计算机及德维森ATCS PPC31可编程控制器，即使生产线计算机控制系统硬件发生故障时，也可以立即查明原因更换相应器件，大限度的缩小在线维修时间，为用户减少因此而造成的巨大损失。
    由于采用了PC十PLC的实时控制方法，大大增加了系统的可靠性，由于PC与PLC之间是用串行口交换信息和指令，即使在上位机PC出现“死机”情况下，PLC仍能按以前的参数运行。
    在系统界面的设计过程中，比较多的考虑了用户的实际需求，界面操作简洁、明了；当生产线硬件状态发生变化时，勿需修改软件，仅需在线进行简单参数的设定即可，系统的可维护性较强。
    本系统通过对生产过程的科学计算以及大量的工艺试验，取得了佳的参数配比，提高了束管成品率；另外，计算机的采用，解决了困扰摸拟电路己久的回控问题，从而保证了生产的稳定进行；还可自动记录生产中的数据，在出现问题时作为查找依据

概述 

    在塑料和人造纤维的加工过程中，螺杆挤压机有着非常广泛的应用。螺杆挤压机属于恒转距负载，所以要求低频转距比较高。本文介绍应用易驱ED5000高性能电流矢量变频器后螺杆挤压机获得的性能提高。 

    引言 

    螺杆挤压机能够将各种原料从一个钢摸中挤压出，可供挤压的原料包括黏土、食品、金属、化学原料和塑料。根据所挤压原料的种类和应用情况，螺杆挤压机有多种不同的型号和规格。常用的挤压机为螺杆挤压机，它被广泛应用于塑料和人造纤维的加工工业；原料通常以固体颗粒的形式加入到螺杆挤压机中，经过塑炼或融化过程后被螺杆挤压到塑摸或喷丝头。终产品的形状和尺寸由塑摸或喷丝头的情况决定。代表产品包括：塑料吹膜、塑料管、塑料型材和人造纺织纤维。这种装置是一种典型的螺杆挤压机，它可以应用于塑料加工工业。原料从进料截面到螺杆挤压机后，旋转的螺杆将原料推送到压缩截面。在这个部分压力会逐渐增大，颗粒间的摩擦力将对原料进行塑炼。液态原料经过计量界面后被挤压出塑摸。 

    直接传动螺杆挤压机 

    下图所示装置为直接传动式螺杆挤压机，一台螺杆挤压机可以有一个螺杆?（单螺杆挤压机），或多个螺杆。单螺杆挤压机在塑料加工中的应用为广泛。一台单螺杆挤压机的速度通常为100rpm，而双螺杆挤压机可根据具体情的情况选择速度的高低。 

    高速双螺杆挤压机主要用于挤压两种原料的混合物，此时速度大约为：200-500rpm;低速双螺杆挤压机的速度大约为10-40rpm，通常用于挤压型材。 

    如果电机和齿轮箱之间是直接耦合的，这种螺杆挤压机为直接传动螺杆挤压机，如下图。直接传动螺杆挤压机的优点包括： 

    不存在皮带滑差 

    能效效率更高 

    机械部件更少 

    直接传动螺杆挤压机的缺点是，难以调节产品的减速比。 

    间接传动螺杆挤压机 

    如果电机和齿轮箱之间有一个皮带连接，这种螺杆挤压机为间接螺杆挤压机。 

    间接传动螺杆挤压机的优点为： 

    便于调节减速比 

    易于安装电机 

    减少了转距波动 

    传统结构 

    在传统的螺杆挤压机系统中，螺杆由直流电机驱动。在直接传动情况下螺杆直接由齿轮箱驱动；在间接传动情况下，螺杆由皮带和牵引盘驱动。传统的直流电机本身存在着一定的缺点：例如直流电机的电刷每六个月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机经常需要清洗，有时甚至还需要从车间外为直流电机通入洁净的冷却空气。 

    间接传动螺杆挤压机的缺点在于 

    存在皮带滑差 

    皮带会造成一定的能量损失 

    更多懂得机械装置增加了磨损和发生故障的可能性 

    而直流电机大的弊端是噪音过大、电刷打火、转子污染、电机温度过高，排气不充分和电机震动。因此使用直流电机的螺杆挤压机维护费用更高，直流电机的初成本也更高一些。 

    新标准 

    技术改进 

    在几年前，变频器的电力电子器件还无法使交流电机的轴输出性能达到直流电机的水准，而且交流变频器也比较昂贵。但是近年来，由于电力电子和微处理器技术的发展，交流变频系统在许多应用中都表现出了一定的优势。 

    性能提高 

    配备易驱ED5000变频器的交流变频调速系统可以提供和直流系统相同的性能和速度控制能力。在安装了编码器反馈的情况下，ED5000的速度控制精度为0.02%，这个性能已经优于大多数直流电机。 

    螺杆挤压机螺杆的制动转距要求达到额定转距的200～250%。所以在实际使用中变频器的容量要放大一个等级。 

    更高的能量效率 

    交流系统中安装了ED5000后，其效率比类似的直流系统要高出5%。这是因为交流电机比直流电机有更高的效率。另外ED5000特有的节能功能，使电机在轻负载时降低输出电压，使电机工作在佳工作状态。 

    螺杆挤压机运行占用了工厂的大部分电能。与一个直流调速系统相比，ED5000产生的谐波电流失真要小的多（具有更高的功率因数），也就提高了能量效率。 

    更加适应环境 

    由于螺杆挤压机所在的工厂通常都具有腐蚀性气体、高温和很多粉尘，所以电机必须能够抵抗环境的各种影响。交流电机的密封性比直流电机的要好的多，防护等级高得多，因此，交流系统的可靠性要高得多。 

    ED5000的特性 

    ED5000采用了一种通用变频器的设计方案，这种变频器可以控制任何机器或生产线上的所有操作，从开环V/F控制到闭环矢量控制 

    性能可靠的ED5000不仅可以智能化地显示出用户的操作和本身的运行情况，还能在发出警报之前自行调整以尽量延长正常运转时间 

    ED5000基于模块化的开放式技术平台，这使它具有优异的适应性和可控性 

    性能可靠的ED5000不仅可以智能化地显示出用户的操作和本身的运行情况，还能在发出警报之前自行调整以尽量延长正常运转时间 

    输出回路采用晶体管IGBT（绝缘基极双向晶体管）。和高载波频率正弦波PWM方式，从电机发出的金属声大大减低。用变频器拖动三相异步电动机时，其噪音几乎等同于商用电源。 

    以先进技术的控制理论为基础，真正的电流矢量控制变频器。同时控制电机的一次电流及其相位，独立控制磁场电流和力矩电流，磁场与力矩互不干涉，安指令控制力矩，实现了在极低速时的平滑运行和高力矩高精度的力矩速度控制 

    准确使用矢量控制功能，可使电机在低速甚至零速时实现150%的力矩输出，自学习功能在矢量控制方式时有效，[电机的使用受到限制][电机参数的设定非常困难]那样的问题用独特的自学习功能已经解决。

   变频器能自动设定电机铭牌值范围的电机参数。由此从变频器专用电机到通用电机都可以进行矢量控制运行，电机可大限度地发挥作用。 

    在这个示例中，螺杆挤压机配备了一个编码器反馈和一个压力开关，当压力过高时，这个压力开关将停止螺杆挤压机的运行。变频器工作在闭环矢量控制方式，在低转速状态下就能获得额定转距输出，并且能准确地控制速度。 

    在参数L6-02过力矩检出值中可以设定螺杆挤压机的大转距，如果螺杆挤压机超过了这个转距，一个警告或警报将在LCP上显示，或通过输出继电器输出，这样就能有效的避免过载的发生。 

    总结：使用交流变频器ED500的全部优点 

    减少维护过程 

    节约能源 

    提高交流电机效率 

    提高启动转距 

    更好的动态性能 

    可以安装在腐蚀性环境中 

    交流电机价格更为便宜 

    谐波电流失真小 

    交流系统更易与安装和调试