陳章寧

摘 要：MM440變頻器是MICROMASTER系列變頻器的典型產品，具有很高的運行可靠性和功能多樣性。由于生產工藝的需求，很多機械設備要求在不同生產階段以不同的轉速運行，此時多段速頻率控制方式就顯得非常重要。本文介紹了基于西門子PLC的MM440變頻器多段速固定頻率控制方式在拉伸膜包裝機上的應用進行一定的分析與探討。

關鍵詞：變頻器；多段速頻率控制；PLC

中圖分類號：TB486；TN773 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0091-01

1 系統(tǒng)概述

拉伸膜包裝機安裝于造紙車間成品工段，對生產出來的紙卷用PE拉伸膜包裝做為外包裝。拉伸膜包裝機機械結構包括：紙卷驅動輥、移動小車、引膜機構、施膠系統(tǒng)、切刀裝置、換膜機構、送膜機構。由于拉伸膜包裝機在施膠、紙卷包膜、下紙等生產過程中要求機械設備以不同的轉速運行，整個包裝過程要求頻繁地調整設備運轉速度，因此拉伸膜包裝機系統(tǒng)使用了西門子MM440變頻器的多段速固定頻率控制方式，既實現(xiàn)了現(xiàn)場生產工藝的要求，又提升了生產效率。

2 系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)使用6臺MM440變頻器，7臺三相異步電機，PLC使用西門子S7-300，信號傳輸模塊使用西門子32位數(shù)字量輸入/輸出模塊，控制柜內裝配斷路器、熔斷器、交流接觸器。此外由于紙卷慣量較大，為了使電機可以平穩(wěn)地快速停止，每臺變頻器須外接一個制動電阻實現(xiàn)耗能制動。

3 電氣原理圖

電氣原理如圖1所示。

4 系統(tǒng)原理

4.1 工作原理

以MM440變頻器對拉伸膜包裝機的紙卷驅動輥電機進行多段速固定頻率控制為例，當紙卷送達拉伸膜包裝機底部的驅動輥上后，驅動輥帶動紙卷旋轉，拉伸膜包裝機即開始對紙卷包裝，包裝過程中各階段要求變頻器輸出不同的頻率。各階段要求如下：1）由于在開始包膜時要求驅動輥不能旋轉太快，否則PE膜容易脫落，該階段要求驅動輥變頻器以5Hz低頻率輸出。2）當薄膜包住紙卷一圈后，為了提高生產效率，該階段要求驅動輥提高轉速，變頻器以49.4Hz高頻率輸出。3）降速停車階段，為了避免降速時出現(xiàn)薄膜打皺或者因紙卷旋轉慣性導致薄膜脫落，該階段要求驅動輥變頻器以15Hz頻率輸出，直到完成包裝后變頻器停止輸出。

紙卷驅動輥電機的三種輸出頻率設定如下：

速度1：變頻器輸出頻率設定為5Hz，電機轉速150rev/min；

速度2：變頻器輸出頻率設定為49.4Hz，電機轉速1481rev/min；

速度3：變頻器輸出頻率設定為15Hz，電機轉速450rev/min；

上述電機轉速計算公式：N=60*f/p。

4.2 控制原理

基于變頻器上的端子所對應的參數(shù)決定了端子的功能，首先通過變頻器參數(shù)P701～P704將變頻器的5#、6#、7#、8#（DIN1、DIN2、DIN3、DIN4）數(shù)字量輸入端子的功能設置為“二進制編碼選擇+啟動命令”，其次通過參數(shù)P1001～P1015在變頻器中預設15種固定頻率，最終通過變頻器DIN1、DIN2、DIN3、DIN4開關的通、斷組合來選擇變頻器的輸出頻率。當生產工藝要求更改變頻器輸出頻率時，該指令經(jīng)過PLC邏輯運算，此時PLC基于8421BCD碼經(jīng)過信號傳輸模塊發(fā)出控制電信號給變頻器的數(shù)字量輸入端子。PLC通過不同的組合方式給變頻器的DIN1～DIN4提供高電位以激活端子，即通過DIN1～DIN4開關的通、斷組合來選擇變頻器輸出哪一種固定頻率。例如：（1）當PLC給DIN1、DIN2、DIN3、DIN4輸出二進制編碼為“1100”時，則變頻器基于二進制編碼輸出頻率為15種固定頻率中的第3種固定頻率。（2）當PLC輸出二進制編碼為“1110”時，則變頻器輸出頻率為第7種固定頻率。（3）當PL輸出二進制編碼為“1111”時，則變頻器輸出頻率為第15種固定頻率。同理，變頻器中設定的15種固定頻率均可通過PLC發(fā)送控制電信號給變頻器的DIN1～DIN4，使其開關通、斷組合來選擇輸出頻率。

5 變頻器的主要調節(jié)參數(shù)

P304=400，P305=8.3，P307=4，P310=50，P311=1455，P700=2，P701=17，P702=17，P703=17，P704=17，P704=17，P1000=3，P1003=5，P1007=15，P1015=49。

6 結語

本文所述拉伸膜包裝機使用MM440變頻器的二進制編碼固定頻率控制方式是MM440變頻器主要的多段速控制方式，并已廣泛地應用于輕、重工業(yè)生產系統(tǒng)的設計中。MM440變頻器的多段速固定頻率控制功能不僅實現(xiàn)了紙卷包裝現(xiàn)場工藝的要求，也提高了設備的自動化程度，給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟效益。