胡樂利

（廣汽本田汽車有限公司，廣東廣州 511338）

自動變頻控制技術(shù)在尾氣抽排系統(tǒng)上的應(yīng)用

胡樂利

（廣汽本田汽車有限公司，廣東廣州 511338）

車間尾氣抽排系統(tǒng)頻繁啟停，機(jī)械部件承受很大扭矩的次數(shù)多、時間長，使用壽命短，多次故障。將自動變頻控制技術(shù)應(yīng)用于抽排系統(tǒng)，實現(xiàn)抽排系統(tǒng)高低頻自動按需切換，降低故障率。

三相異步電機(jī)；部件損壞；停機(jī)；變頻

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.40

0 引言

整車制造企業(yè)的檢測車間很多工位都需要車啟動后檢測，必然產(chǎn)生尾氣。只有將尾氣排走，才能保證作業(yè)人員的身體健康。廣汽本田第三工廠的整車檢測車間采用地面式尾氣抽排系統(tǒng)，共有6臺外轉(zhuǎn)子低噪聲三相異步電機(jī)。運(yùn)行過程中，抽排系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)械部件葉輪撕裂、支撐架扭曲變形等故障，導(dǎo)致停機(jī)多次（圖1）。抽排系統(tǒng)停機(jī)不僅影響生產(chǎn)環(huán)境，而且使設(shè)備維護(hù)成本增加。

圖1 抽排系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障

1 原因分析

尾氣抽排系統(tǒng)主要由外轉(zhuǎn)子低噪聲三相異步電機(jī)、葉輪、十字架、風(fēng)機(jī)箱、風(fēng)管等部分組成。以綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺工位的尾氣抽排系統(tǒng)為例。工作原理：系統(tǒng)的啟停由綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺的上位機(jī)控制，當(dāng)工位有車輛作業(yè)時（有尾氣排出）上位機(jī)反饋PLC輸出，接觸器閉合，抽排系統(tǒng)啟動，電機(jī)全負(fù)荷加速至50 Hz穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；作業(yè)完成時，電機(jī)減速至0。

抽排系統(tǒng)每個工作日啟停約500次，啟動扭矩≈1.5倍的正常運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩。部件長時間或者頻繁承受超正常運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩，使用壽命必然縮短，部件損壞設(shè)備停機(jī)。抽排系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障有葉輪撕裂、支撐架扭曲等。

2 改進(jìn)方案

2.1 改進(jìn)思路

利用PLC（S7-300）、變頻器、繼電器等實現(xiàn)抽排系統(tǒng)（外轉(zhuǎn)子低噪聲三相異步電機(jī)）高低頻自動切換的改造，避免抽排系統(tǒng)頻繁的啟停。即抽排系統(tǒng)開啟后以低頻30 Hz運(yùn)轉(zhuǎn)，需要時切換成高頻50 Hz，之后再切換回30 Hz。如此往復(fù)循環(huán)，直到最后關(guān)閉（圖 2）。

圖2 抽排系統(tǒng)開啟循環(huán)示意

2.2 變頻器選型

選擇變頻器時，不僅要考慮與電機(jī)的參數(shù)匹配，而且要考慮變頻器的穩(wěn)定性、性價比和安裝便利性等。車間使用電機(jī)功率是5.5 kW，7.5 kW的2種抽排系統(tǒng)，因此選用2款與之匹配的西門子MM420變頻器。其中，1臺電機(jī)型號為YFWD 5.5-6，變頻器（MM420）型號為6SE6420-2UD25-5CA1，另1臺電機(jī)型號為YFWD 7.5-6，變頻器（MM420）型號為 6SE6420-2UD27-5CA1。2臺變頻器的面板型號均為6SE6400-0BP00-0AA1。

2.3 電路設(shè)計、PLC程序編寫（以綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺）

取用變頻器 MM420數(shù)字輸入端DIN1，DIN2，公共端MCOM分別對應(yīng)端子5，6，8。當(dāng)綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺開啟（按下開啟按鈕），繼電器KA1線圈閉合，常開觸點2，3閉合即變頻器端子8與5接通，電機(jī)按30 Hz運(yùn)行。當(dāng)綜合轉(zhuǎn)鼓試驗臺有車作業(yè)時，PLC輸出點Q8.0輸出24 V，繼電器KA2線圈閉合，常開觸點2、3閉合即變頻器端子8與6接通，電機(jī)按50 Hz運(yùn)行。電氣圖紙設(shè)計如圖3所示，PLC流程如圖4所示。

2.3 變頻器參數(shù)設(shè)置（以7.5 kW為例）

2.3.1 快速調(diào)試

變頻器完成硬件安裝后，即可開始調(diào)試。快速調(diào)試即將抽排系統(tǒng)外轉(zhuǎn)子低噪聲三相異步電機(jī)的基本參數(shù)包括額定電壓、額定電流、轉(zhuǎn)速、頻率等，設(shè)置到MM420變頻器對應(yīng)的地址中。YFWD7.5-6型號的電機(jī)，額定電壓380 V，轉(zhuǎn)速950 r/min，額定電流16.9 A，額定頻率50 Hz。

圖3 電氣圖紙設(shè)計

圖4 部分PLC程序編寫

快速調(diào)試除了設(shè)置電機(jī)的基本參數(shù)外，還需要設(shè)置其他一些參數(shù)。例如P1080最低頻率、P1082最高頻率、P1120上坡時間、P1121下坡時間等。也可以根據(jù)變頻器的實際使用情況，確定參數(shù)設(shè)置值。在手動調(diào)試時，曾遇到停止變頻器時報警F0003，將下坡時間參數(shù)更改為20 s后，報警不再出現(xiàn)。

快速調(diào)試流程如圖5所示，其中文字前的數(shù)字為地址參數(shù)設(shè)置值。

2.3.1 參數(shù)設(shè)置

快速調(diào)試其實也是參數(shù)設(shè)置的一部分，這里所述的參數(shù)設(shè)置是指要實現(xiàn)期望的功能和變頻器參數(shù)。本次項目采用的是端子輸入而非模擬量輸入。

圖5 快速調(diào)試流程

設(shè)置P0700=2，設(shè)置固定頻率P1000=3，選擇二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼）選擇+ON命令P0701～P0703=17。使用這種方法最多可以選擇7個固定頻率。各個固定頻率的數(shù)值根據(jù)圖6選擇。

圖6 固定頻率數(shù)值設(shè)置參考

設(shè)置P701=1或2，根據(jù)使用者需要的電機(jī)轉(zhuǎn)向設(shè)定（1：正傳；2：反轉(zhuǎn)），P702=17（選擇二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)），P1001=30，P1003=50。即可實現(xiàn)當(dāng)端子 8（MCOM）與 5（DIN1）接通時30 Hz；當(dāng)端子 8 與 5，6（DIN2）同時接通時 50 Hz。

3 小結(jié)

本次項目是基于對設(shè)備故障原因的深層次剖析，結(jié)合自身掌握的控制知識、電氣知識、變頻器知識完成設(shè)備優(yōu)化改造。項目實施后，經(jīng)過一年的觀察，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性良好，為解決設(shè)備故障問題提供了思路。

TM343+2

B

〔編輯 吳建卿〕