羅克韋爾變頻器在宣偉塗料工廠中的應用

宣偉塗料公司的標誌
一.引言
隨sui著zhe經jing濟ji的de快kuai速su發fa展zhan,電dian能neng的de短duan缺que問wen題ti越yue來lai越yue突tu出chu,節jie能neng也ye越yue來lai越yue受shou到dao人ren們men的de關guan注zhu。由you於yu變bian頻pin器qi具ju有you顯xian著zhu的de節jie能neng效xiao果guo和he優you良liang的de調tiao速su性xing能neng等deng優you點dian,因yin此ci在現代化的生產企業中用變頻器來驅動電動機應用越來越廣泛。在宣偉塗料一期工程中,就大量使用了羅克韋爾公司A-B品牌的PowerFlex700的變頻器。
宣偉(Sherwin-Williams)塗料有限公司於1866年成立,具有一百多年的曆史,是美國最大的塗料生產商和供應商,是世界500強企業之一。目前在中國設有兩家分廠,廣東東莞和上海嘉定。
上海慧橋電氣自動化有限公司是RockwellAutomation在華東地區全係列產品代理商。公司專業從事工業自動化產品的分銷和自動化係統工程集成。公司擁有一支高素質、高效率的銷售和工程技術隊伍,為用戶提供先進、可靠、實用的世界級的自動化產品和係統的解決方案。
二.工程係統概述
宣偉塗料FBCS控製係統PLC采用Rockwell公司SLC500 係列PLC,共有一個機架和五個Remot I/O機架;主機架與從機架采用Remote I/O通訊方式,用Remote I/O電纜連接,共兩路;共有五個防爆控製櫃和一個控製櫃,防爆控製櫃上均有一觸摸屏,每個觸摸屏均可運行RSView ME Station Runtime對現場設備進行就地控製操作,每個觸摸屏與PLC CPU采用Ethernet TCP/IP通訊方式,光纜連接;網絡機櫃一個,在塗料辦公室內,櫃內共有3COM16口Switch Hub一個、光電轉換器六個,均為機架式裝配。
宣偉塗料FBCS係統分罐區和塗料車間兩部分組成。灌區由Header7(溶劑進料區)和Header8(樹脂進料區)組成。塗料車間由Header1(鐵器中間混料罐)、Header2(鐵器混料罐)、Header3(鐵器高速分散罐)、Header4(鐵器樹脂小加量)、Header9(小批量生產區)、去離子水係統、自來水係統、冷熱水係統、真空泵係統以及氮氣係統等組成。
zaituliaodeshengchanguochengzhong,xuyaobayixiehuagongyuanliaoanbilidehunhezaiyiqi,ranhougenjushengchangongyijinxingjiaobanhehunhe,shizhifashengwulihehuaxuedefanying。zaixuanweituliaoyiqigongchengzhong,shiyigefanyingfushideyingyong,gonglvcong15HP到150HP不等,共有20台變頻器,使用的是PowerFlex700變頻器。
A-B品牌的PowerFlex700變頻器具有優良的調速性能和顯著的節能效果。控製方式有無速度矢量傳感器控製、轉矩直接控製和傳統的電壓/頻率控製。其中矢量控製采用了A-Bhuozhuanlidecichangdingxiangkongzhifangfa,juyoufenkaidulikongzhidiandongjidecichanghezhuanju,shidebianpinqizailingsushirengnengchanshengmanzhuanju。qixingnengkeyuzhiliutiaosuxiangpimei。linghuodekongzhifangfaheqiangdadewangluotongxunnenglishidePF700應用在各種不同的領域和滿足苛刻的控製要求。
下圖是攪拌機調速係統的組成圖:

變頻器控製接線圖:

變頻器網絡係統組成圖

根據生產需要和要求,變頻器既可以在設備旁由操作工進行現場控製,同時也可以通過網絡在遠端監控變頻器。如果采用ControlNet網,在PowerFlex700上加一塊ControlNet網卡就可以進行實時的監測和控製了。這樣的話,隻要在辦公室就可以通過電腦查看到每一個變頻器的運行狀態。
三. 係統功能及應用
1.變頻器的安裝

PF700 變bian頻pin器qi采cai用yong櫃gui內nei安an裝zhuang,安an裝zhuang十shi分fen簡jian單dan,除chu了le通tong常chang的de三san根gen電dian源yuan線xian輸shu入ru,三san根gen輸shu出chu以yi外wai,變bian頻pin器qi的de接jie地di也ye十shi分fen重zhong要yao。由you於yu電dian動dong機ji距ju離li變bian頻pin器qi有you一yi百bai多duo米mi,輸shu入ru和he輸shu出chu側ce都dou安an裝zhuang了le電dian抗kang器qi用yong來lai濾lv波bo和he抑yi製zhi反fan射she波bo電dian壓ya。
2.係統的調試
根據現場的實際要求,該工程中用了以下幾個功能:
(1). 自動整定
調(tiao)試(shi)的(de)第(di)一(yi)步(bu)就(jiu)是(shi)把(ba)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)銘(ming)牌(pai)數(shu)據(ju)準(zhun)確(que)無(wu)誤(wu)的(de)輸(shu)入(ru)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)中(zhong),然(ran)後(hou)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)就(jiu)根(gen)據(ju)所(suo)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)數(shu)據(ju)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing),為(wei)了(le)使(shi)這(zhe)個(ge)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)和(he)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)特(te)性(xing)一(yi)一(yi)匹(pi)配(pei),要(yao)進(jin)行(xing)參(can)數(shu)的(de)整(zheng)定(ding)。
異步電動機的矢量控製係統是基於轉子磁通保持不變的、用yong磁ci場chang定ding向xiang方fang式shi以yi達da到dao瞬shun時shi轉zhuan矩ju可ke控kong的de高gao精jing度du驅qu動dong係xi統tong。矢shi量liang控kong製zhi的de質zhi量liang依yi存cun於yu電dian動dong機ji參can數shu的de正zheng確que程cheng度du。通tong常chang,電dian動dong機ji參can數shu是shi根gen據ju電dian動dong機ji空kong載zai、堵(du)轉(zhuan)試(shi)驗(yan)的(de)結(jie)果(guo)再(zai)用(yong)公(gong)式(shi)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)求(qiu)出(chu)。若(ruo)把(ba)它(ta)們(men)用(yong)於(yu)一(yi)般(ban)傳(chuan)動(dong)的(de)穩(wen)態(tai)特(te)性(xing)計(ji)算(suan),可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)符(fu)合(he)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)。但(dan)若(ruo)用(yong)於(yu)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)的(de)高(gao)精(jing)度(du)係(xi)統(tong),尚(shang)須(xu)再(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)對(dui)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)。實(shi)現(xian)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)的(de)前(qian)提(ti)是(shi)正(zheng)確(que)設(she)定(ding)電(dian)動(dong)機(ji)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)的(de)參(can)數(shu),亦(yi)即(ji)逆(ni)變(bian)器(qi)與(yu)電(dian)動(dong)機(ji)參(can)數(shu)必(bi)須(xu)匹(pi)配(pei)成(cheng)為(wei)一(yi)對(dui)一(yi)的(de)整(zheng)體(ti)。由(you)於(yu)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)電(dian)動(dong)機(ji)溫(wen)升(sheng)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)轉(zhuan)子(zi)電(dian)阻(zu)和(he)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)變(bian)化(hua),將(jiang)影(ying)響(xiang)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)。因(yin)此(ci),需(xu)要(yao)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)某(mou)幾(ji)個(ge)參(can)數(shu)(如定子電阻、轉子電阻、放大係數等)進行自動偵測和調整。自動整定分為動態整定和靜態整定,區別是動態整定電動機是要旋轉的,而靜態整定是不旋轉的。
(2). 網絡通訊與監控
PF700變頻器具有強大的網絡通訊能力,可以應用在各種不同的網絡上,如:ControlNet,DeviceNet,EtherNet/IP,RS485,Remote I/O等。變頻器有各種網絡的適配卡,隻要把網絡適配卡安裝在變頻器上,就可以輕鬆進行網絡通訊和網絡控製,以及和PLC、上位機聯網通訊。上位機使用的是A-B的觸摸屏PanelView,使用ControlNet網絡來和PLC、上位機通訊。通過網絡,廠長就可以在辦公室輕鬆查看全廠設備的運行狀況。通過ContralNet網絡,工程師可以在辦公室實現對全廠變頻器的參數的監測和控製,可以根據生產工藝的變化而方便調整變頻器的各項參數的設定。
(3). 飛速啟動功能設置
在zai混hun合he的de化hua工gong原yuan料liao中zhong,有you的de是shi呈cheng漿jiang糊hu狀zhuang的de,有you的de是shi呈cheng液ye體ti狀zhuang的de。如ru果guo是shi液ye體ti狀zhuang的de,在zai高gao速su旋xuan轉zhuan的de電dian動dong機ji由you於yu某mou種zhong原yuan因yin停ting止zhi了le,發fa現xian後hou會hui很hen快kuai的de又you再zai次ci啟qi動dong,這zhe時shi電dian動dong機ji還hai沒mei有you完wan全quan停ting止zhi旋xuan轉zhuan,往wang往wang會hui發fa生sheng過guo流liu故gu障zhang而er使shi變bian頻pin器qi無wu法fa啟qi動dong,為wei了le避bi免mian這zhe種zhong情qing況kuang的de發fa生sheng,我wo們men使shi能neng了le飛fei速su啟qi動dong功gong能neng。
飛fei速su啟qi動dong功gong能neng適shi用yong於yu將jiang已yi經jing旋xuan轉zhuan的de電dian動dong機ji盡jin可ke能neng快kuai地di與yu變bian頻pin器qi連lian接jie,並bing繼ji續xu平ping穩wen地di工gong作zuo,對dui負fu載zai或huo速su度du帶dai來lai盡jin可ke能neng小xiao的de影ying響xiang。當dang變bian頻pin器qi執zhi行xing一yi個ge常chang規gui的de起qi動dong時shi,通tong常chang會hui從cong0Hz的(de)初(chu)始(shi)啟(qi)動(dong)頻(pin)率(lv)按(an)斜(xie)坡(po)上(shang)升(sheng)到(dao)一(yi)個(ge)指(zhi)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)。如(ru)果(guo)此(ci)時(shi)電(dian)動(dong)機(ji)有(you)一(yi)定(ding)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)電(dian)流(liu),如(ru)果(guo)限(xian)流(liu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)反(fan)應(ying)不(bu)夠(gou)及(ji)時(shi),將(jiang)導(dao)致(zhi)過(guo)流(liu)跳(tiao)閘(zha)。變(bian)頻(pin)器(qi)啟(qi)動(dong)時(shi),在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)上(shang)有(you)殘(can)磁(ci)存(cun)在(zai)的(de)話(hua),過(guo)流(liu)跳(tiao)閘(zha)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)就(jiu)更(geng)大(da)。即(ji)使(shi)限(xian)流(liu)裝(zhuang)置(zhi)反(fan)應(ying)足(zu)夠(gou)及(ji)時(shi),能(neng)避(bi)免(mian)過(guo)流(liu)跳(tiao)閘(zha),結(jie)果(guo)也(ye)是(shi)將(jiang)電(dian)動(dong)機(ji)減(jian)速(su)到(dao)一(yi)個(ge)極(ji)慢(man)的(de)速(su)度(du),再(zai)重(zhong)新(xin)加(jia)速(su)到(dao)設(she)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)。這(zhe)樣(yang)的(de)話(hua)在(zai)設(she)備(bei)上(shang)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)極(ji)大(da)的(de)機(ji)械(xie)衝(chong)擊(ji)力(li),潛(qian)在(zai)地(di)增(zeng)加(jia)停(ting)工(gong)和(he)維(wei)修(xiu)費(fei)用(yong)的(de)可(ke)能(neng)。
用飛速啟動模式,變頻器接到啟動命令,開始識別電動機的轉速,使變頻器的初始輸出與旋轉的電機在頻率、幅(fu)度(du)和(he)相(xiang)位(wei)上(shang)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu),然(ran)後(hou)在(zai)當(dang)時(shi)的(de)轉(zhuan)速(su)下(xia)與(yu)電(dian)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie),然(ran)後(hou)平(ping)滑(hua)地(di)加(jia)速(su)到(dao)設(she)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)避(bi)免(mian)了(le)過(guo)流(liu)跳(tiao)閘(zha)的(de)可(ke)能(neng),並(bing)極(ji)大(da)地(di)縮(suo)短(duan)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)到(dao)達(da)設(she)定(ding)頻(pin)率(lv)地(di)時(shi)間(jian)。由(you)於(yu)電(dian)動(dong)機(ji)是(shi)在(zai)自(zi)身(shen)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)下(xia)與(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)進(jin)行(xing)平(ping)滑(hua)連(lian)接(jie),然(ran)後(hou)按(an)斜(xie)坡(po)加(jia)速(su)到(dao)指(zhi)定(ding)的(de)速(su)度(du),在(zai)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)或(huo)很(hen)少(shao)產(chan)生(sheng)機(ji)械(xie)衝(chong)擊(ji)。
(4).過載保護
過guo載zai能neng力li的de高gao低di直zhi接jie影ying響xiang到dao生sheng產chan的de連lian續xu性xing。一yi般ban來lai說shuo,過guo載zai保bao護hu能neng力li是shi衡heng量liang變bian頻pin器qi可ke靠kao性xing的de一yi個ge重zhong要yao指zhi標biao。過guo載zai能neng力li的de強qiang弱ruo與yu允yun許xu過guo載zai的de時shi間jian和he允yun許xu過guo載zai的de百bai分fen比bi有you關guan,呈cheng反fan時shi限xian特te征zheng。PF700變頻器的間歇過載時間是:110%過載可持續1分鍾;150%過載可持續3秒。如果是重載應用的話是150%的過載可持續1分鍾。電流限製的極限值可從20%~160%bianchengsheding。youyuyoudehuagongyuanliaohunzaiyiqihoujiuchenglechengjianghuzhuang,tebiezhanchou,zaijiaobandeguochengzhong,zulitebieda,henrongyiguoliu,zheshijiuyaodianliuxianzhi,fouzejiuhenrongyishaomada。
(5). 跳躍頻率
旋轉的機械設備自身具有機械諧振點,因此在調速的過程中必須要避開這些諧振頻率點,防止損害設備。PF700變(bian)頻(pin)器(qi)具(ju)有(you)跳(tiao)躍(yue)頻(pin)率(lv)或(huo)臨(lin)界(jie)避(bi)免(mian)頻(pin)率(lv)的(de)功(gong)能(neng),可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)電(dian)動(dong)機(ji)不(bu)會(hui)持(chi)續(xu)運(yun)行(xing)在(zai)一(yi)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)具(ju)有(you)損(sun)害(hai)性(xing)的(de)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)。諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)被(bei)編(bian)入(ru)跳(tiao)躍(yue)頻(pin)率(lv)參(can)數(shu)中(zhong),在(zai)這(zhe)些(xie)頻(pin)率(lv)附(fu)近(jin)編(bian)一(yi)個(ge)帶(dai)寬(kuan),創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)跳(tiao)躍(yue)帶(dai)以(yi)避(bi)開(kai)引(yin)起(qi)共(gong)振(zhen)的(de)區(qu)域(yu)。變(bian)頻(pin)器(qi)提(ti)供(gong)了(le)3個跳躍頻率來對付不同的諧振點。


