艾默生TD3000系列变频器在碳素成型机中的应用

0 引言

碳素成型机是碳素厂的关键生产设备，主要完成计量、原料输送、高压震动成型、出料几步工序，以艾默生TD3000 系列变频器和三菱PLC 相结合，完成了对送料小车电机和震动电机的控制。

1 系统工作要求

1.1 主要设备配置

小车电机功率3.7 kW，额定电流7.5 A;

震动电机两台，单机功率8.5kW,额定电流18.4A。

1.2 工作流程

小车工作程序如图1 所示。

小车将原料从起点S1送到终点S4，再从终点S4返回到起点S1，为了提高工作效率，要求加减速时间尽量短。工作频率为35Hz，低速频率为10Hz。

震动电机的工作程序如图2 所示。

由图2 知有两种震动速度，高速震动频率为50 Hz，低速震动频率为15 Hz，负载为偏心轮，15~25 Hz为机械共振带。停车时间要求限制在20 s之内。

2 改造方案

为了节约投资，提高效率，根据工艺特点，小车电机和震动电机不同时工作，但是，两台震动电机要求同时工作，速度一致。所以我们选用一台变频器完成对小车电机和震动电机的控制以及两种不同的控制过程。如图3 所示。

通过交流接触器的机械连锁，实现两组电机之间的独立工作，由于变频器不能对不同功率的电机实施保护，所以电机配备了单独的热继电器KH1、KH2、KH3。

在两种控制过程中一共有10 Hz、35 Hz、15 Hz、50 Hz 四种工作频率。我们采用了多段速工作方式，通过多功能端子X1、X2、X3的组合切换来实现。

控制框图如图4所示。

为了避免机械共振对设备造成损坏，设定跳跃频率为20 Hz，跳跃范围为5 Hz，有效地避开了共振带，取得了很好的效果。

在两种工作方式中，虽然负载特性不同，但是皆要求有较短的加速、减速时间，所以配了1500kW、40 W的制动电阻。小车电机功率小，只有3.7 kW，我们选择了较短的加减速时间———2 s，通过设定加速时间2 和减速时间2，并且采用多功能端子X5相配合来实现，工作情况良好。震动电机负载较大，而且为偏心轮负载，要求启动力矩大，启动时间长，开始我们选用直线加减速方式，加速时间从小到大逐步调整，电机启动电流较大，最大可到50A，经常出现(E001)变频器加速运行过电流;减速时惯量较大，减速时间长，采用自由停机，从高速震动到完全停机需要85 s左右。所以对参数的设定有较高的要求，为了适应负载的工作特性，经过反复的调整，我们采用了S 曲线加减速的方式，并将S 曲线起始时间调整为30%，S曲线上升段时间调整为31%。加速时间1 调整为36 s，减速时间1调整为16 s，获得了最好的控制效果。启动电流比直线加减速方式降低10 A左右，降到40 A 以下，避免了频繁出现的变频器加速运行过电流(E001)。

采用减速停机配合直流制动的工作方式，停车时间为13 s，只有自由停车时间的1/6。根据具休工艺情况，对低速震动和故障报警采用了自由停车方式。

3 变频器参数设置

变频器参数设置如表1 所列。

4 结语

利用变频器多种控制方式的相互配合，取得了较好的控制效果。系统不仅运行平稳而且高效、节能。在本次调试过程中，通过和多种进口变频器的比较，对TD3000 系列变频器有了进一步的了解，不仅功能丰富，而且质量好。同时也对艾默生技术人员及时周到的技术支持表示感谢。但是由于负载为一施二，所以，其矢量控制功能没有得到充分的利用。