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。
在zai塗tu料liao的de生sheng產chan過guo程cheng中zhong，需xu要yao把ba一yi些xie化hua工gong原yuan料liao按an比bi例li的de混hun合he在zai一yi起qi，然ran後hou根gen據ju生sheng產chan工gong藝yi進jin行xing攪jiao拌ban和he混hun合he，使shi之zhi發fa生sheng物wu理li和he化hua學xue的de反fan應ying。在zai宣xuan偉wei塗tu料liao一yi期qi工gong程cheng中zhong，是shi一yi個ge反fan應ying釜fu式shi的de應ying用yong，功gong率lv從cong15HP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-B獲huo專zhuan利li的de磁ci場chang定ding向xiang控kong製zhi方fang法fa，具ju有you分fen開kai獨du立li控kong製zhi電dian動dong機ji的de磁ci場chang和he轉zhuan矩ju，使shi得de變bian頻pin器qi在zai零ling速su時shi仍reng能neng產chan生sheng滿man轉zhuan矩ju。其qi性xing能neng可ke與yu直zhi流liu調tiao速su相xiang媲pi美mei。靈ling活huo的de控kong製zhi方fang法fa和he強qiang大da的de網wang絡luo通tong訊xun能neng力li使shi得dePF700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 bianpinqicaiyongguineianzhuang，anzhuangshifenjiandan，chuletongchangdesangendianyuanxianshuru，sangenshuchuyiwai，bianpinqidejiediyeshifenzhongyao。youyudiandongjijulibianpinqiyouyibaiduomi，shuruheshuchucedouanzhuanglediankangqiyonglailvboheyizhifanshebodianya。
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)、duzhuanshiyandejieguozaiyonggongshijinxingjisuanqiuchu。ruobatamenyongyuyibanchuandongdewentaitexingjisuan，keyirenweifuhejingduyaoqiu。danruoyongyushiliangkongzhidegaojingduxitong，shangxuzaiyunxingzhongduicanshujinxingxiuzheng。shixianshiliangkongzhideqiantishizhengqueshedingdiandongjidengxiaodianludecanshu，yijinibianqiyudiandongjicanshubixupipeichengweiyiduiyidezhengti。youyuzaiyunxingzhongdiandongjiwenshengbianhuayinqizhuanzidianzuheshijianchangshubianhua，jiangyingxiangcichangdingxiang。yinci，xuyaozaiyunxingzhongduixitongdemoujigecanshu（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)。
feisuqidonggongnengshiyongyujiangyijingxuanzhuandediandongjijinkenengkuaidiyubianpinqilianjie，bingjixupingwendigongzuo，duifuzaihuosududailaijinkenengxiaodeyingxiang。dangbianpinqizhixingyigechangguideqidongshi，tongchanghuicong0Hz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
guozainenglidegaodizhijieyingxiangdaoshengchandelianxuxing。yibanlaishuo，guozaibaohunenglishihengliangbianpinqikekaoxingdeyigezhongyaozhibiao。guozainenglideqiangruoyuyunxuguozaideshijianheyunxuguozaidebaifenbiyouguan，chengfanshixiantezheng。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％編bian程cheng設she定ding。由you於yu有you的de化hua工gong原yuan料liao混hun在zai一yi起qi後hou就jiu成cheng了le呈cheng漿jiang糊hu狀zhuang，特te別bie粘zhan稠chou，在zai攪jiao拌ban的de過guo程cheng中zhong，阻zu力li特te別bie大da，很hen容rong易yi過guo流liu，這zhe時shi就jiu要yao電dian流liu限xian製zhi，否fou則ze就jiu很hen容rong易yi燒shao馬ma達da。
（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。