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案例頻道 【摘要】本文主要講述臺(tái)達(dá)C2000變頻器在吹膜機(jī)收卷張力控制的應(yīng)用，介紹吹膜機(jī)的配置和控制工藝，以及臺(tái)達(dá)C2000變頻器的TQC Sensorless應(yīng)用技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】吹膜機(jī)；C2000；變頻器
吹膜機(jī)生產(chǎn)的膜適用于各種薄膜包裝。這種膜由于其阻隔性好，保鮮，防濕，防霜凍，隔氧，耐油，可廣泛用于輕重包裝。如各種鮮果、肉食品、醬菜、鮮牛奶、液體飲料、醫(yī)藥用品，甚至農(nóng)用薄膜等。這次主要是在變頻器力矩控制方式替換某日系品牌變頻器的成功案例，并已取得批量出貨。
1 吹膜機(jī)原理
吹膜機(jī)是將塑膠粒子加熱融化再吹成薄膜，將干燥的聚乙烯粒子通過(guò)下料斗進(jìn)入螺桿，然后通過(guò)螺桿將塑膠粒子向前推移，推移過(guò)程中，由于塑膠與螺桿、塑膠與機(jī)筒之間的摩擦以及粒子間的碰撞磨擦，和料筒外部加熱逐步熔化。熔融的塑膠機(jī)頭模口出來(lái)，經(jīng)風(fēng)環(huán)冷卻，吹脹后經(jīng)過(guò)人字擋板，和牽引滾筒壓成薄膜收卷成筒。吹膜機(jī)的出料速度可達(dá)20～100m/min，甚至最高達(dá)200m/min以上。多層共擠吹薄膜機(jī)生產(chǎn)出的薄膜具有高透明、耐穿刺、高韌性、低溫?zé)崆行约选?fù)合牢度佳、防卷曲性等特點(diǎn)。
圖1 吹膜機(jī)
2 吹膜機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)
吹膜機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：擠出機(jī)、吹膜定形機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。
圖2 吹膜機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
2.1 擠出機(jī)
主要由螺桿、加熱筒、料斗、減速機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變頻調(diào)速，通過(guò)帶動(dòng)減速器使螺桿在加熱筒中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；塑膠顆粒從料斗進(jìn)入螺桿加熱筒，并且在被外部加熱的情況下熔化，熔融的塑膠經(jīng)三通過(guò)濾從模頭模口擠來(lái)。
2.2 吹膜定形機(jī)構(gòu)
由模頭、冷卻風(fēng)環(huán)裝置、風(fēng)管、鼓風(fēng)機(jī)、牽引架、人字板、牽引輥等組成，牽引輥主要是為了保證恒定的吹膜成形的拉伸速度。為了滿足生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)塑膠薄膜包裝材料一些特殊功能的需要，將多種特性材料，如透氣、防水、保溫、韌性等，吹膜并共擠在一起，形成多功能的塑膠薄膜。
2.3 收卷機(jī)構(gòu)
由輔助牽引輥、收料架、分切刀、收卷棍A、收卷棍B、一臺(tái)輔助牽引電機(jī)和兩臺(tái)收卷電機(jī)等組成。輔助牽引輥的作用是對(duì)生産材料產(chǎn)生一個(gè)向前的拉力，以保證薄膜恒定的線速度送出；收卷棍A和B是卷取薄膜的主要機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)把分切好的兩層薄膜分別收卷成型；而恒定的收卷力是整個(gè)收卷機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵，最終會(huì)影響薄膜收卷的質(zhì)量。
圖3 收卷機(jī)構(gòu)
圖4 收卷機(jī)構(gòu)示意圖
3 TQC Sensorless控制原理圖
TQC Sensorless控制原理圖圖圖5所示。
圖5 TQC Sensorless控制原理
4 方案選型
表1為收卷機(jī)構(gòu)選型型號(hào)。
表1 收卷機(jī)構(gòu)選型型號(hào)
5 C2000變頻器參數(shù)調(diào)整
5.1 主牽引輥?zhàn)冾l器VFD037C43A
相關(guān)參數(shù)如表2所示。
表2 主牽引輥?zhàn)冾l器VFD037C43A相關(guān)參數(shù)
5.2 輔助牽引輥（與主牽引輥傳動(dòng)比一樣）變頻器VFD022C43A
（1）脫開(kāi)負(fù)載，在V/F速度模式下動(dòng)態(tài)偵測(cè)電機(jī)特性：05-00=1，運(yùn)行變頻器，進(jìn)入動(dòng)態(tài)偵測(cè)。
（2）設(shè)定00-13=2，再進(jìn)行“感應(yīng)電機(jī)”磁通曲線動(dòng)態(tài)量測(cè)05-00=6，再次運(yùn)行變頻器，進(jìn)入磁通曲線動(dòng)態(tài)量測(cè)。
（3）隨后設(shè)定05-00=12，運(yùn)行變頻器，做電機(jī)的慣量估測(cè)，完畢后設(shè)定和確認(rèn)參數(shù)，具體如表3所示。
表3 輔助牽引輥參數(shù)設(shè)置
5.3 收卷機(jī)構(gòu)變頻器VFD015C43A
2臺(tái)收卷機(jī)構(gòu)變頻器VFD015C43A，設(shè)定參數(shù)與輔助牽引輥相似：
（1）脫開(kāi)負(fù)載，在V/F速度模式下動(dòng)態(tài)偵測(cè)電機(jī)特性：05-00=1，運(yùn)行變頻器，進(jìn)入動(dòng)態(tài)偵測(cè)。
（2）設(shè)定00-13=2，再進(jìn)行“感應(yīng)電機(jī)”磁通曲線動(dòng)態(tài)量測(cè)05-00=6，再次運(yùn)行變頻器，進(jìn)入磁通曲線動(dòng)態(tài)量測(cè)。
（3）再把05-00=12，運(yùn)行一下變頻器，做電機(jī)的慣量估測(cè)，完畢后設(shè)定和確認(rèn)以下參數(shù)。
表4 收卷機(jī)構(gòu)變頻器VFD015C43A
圖6 收卷機(jī)各功能示意圖
6 應(yīng)用效果
在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)測(cè)試和參數(shù)調(diào)整后，基本滿足要求。C2000變頻器在客戶要求的輸出力矩范圍內(nèi)，測(cè)試靜態(tài)張緊薄膜、動(dòng)態(tài)全速50Hz輸出、收卷薄膜材料等均能保證穩(wěn)定收卷張力，沒(méi)有抖動(dòng)現(xiàn)象，因而客戶對(duì)其控制效果表示滿意。
7 結(jié)束語(yǔ)
之前我們?cè)?jīng)使用過(guò)VE系列變頻器，加PG卡以及編碼器反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，做FOC+PG的張力控制。對(duì)此，客戶反映在電機(jī)上安裝編碼器不方便，若購(gòu)買加編碼器的電機(jī)成本又相對(duì)高，而且后期的編碼器若損壞維護(hù)不方便。此外，調(diào)試工作量大，難度大，對(duì)調(diào)試人員的技術(shù)要求比較高，推廣困難。現(xiàn)測(cè)試C2000系列變頻器的TQC Sensorless控制方式無(wú)需PG卡和電機(jī)編碼器反饋，以及張力傳感器反饋，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器轉(zhuǎn)矩控制，參數(shù)調(diào)整少，簡(jiǎn)單易用，方便推廣。既省下了張力傳感器、編碼器和PG卡的成本，又減少了維護(hù)成本和故障發(fā)生點(diǎn)，因此客戶對(duì)此比較滿意和認(rèn)同。但這種屬于開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，用在收放卷張力控制時(shí)用戶需要根據(jù)卷徑和本身收放卷過(guò)程中質(zhì)量變化，自行調(diào)整所需的轉(zhuǎn)矩命令。C2000的TQC_Sensorless在收放卷的力矩控制功能已初步試用完成，并在當(dāng)?shù)乜蛻粜∨砍鲐洠侥壳盀橹箍蛻舳挤从承Ч芎谩?br />
作者簡(jiǎn)介：
林星華，出生于1974年2月，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，具有十多年的自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，目前就職于中達(dá)電通華南大區(qū)，負(fù)責(zé)臺(tái)達(dá)PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)支持。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)