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
suizhejingjidekuaisufazhan,diannengdeduanquewentiyuelaiyuetuchu,jienengyeyuelaiyueshoudaorenmendeguanzhu。youyubianpinqijuyouxianzhudejienengxiaoguoheyouliangdetiaosuxingnengdengyoudian,yinci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(cong)15HP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
zaihunhedehuagongyuanliaozhong,youdeshichengjianghuzhuangde,youdeshichengyetizhuangde。ruguoshiyetizhuangde,zaigaosuxuanzhuandediandongjiyouyumouzhongyuanyintingzhile,faxianhouhuihenkuaideyouzaiciqidong,zheshidiandongjihaimeiyouwanquantingzhixuanzhuan,wangwanghuifashengguoliuguzhangershibianpinqiwufaqidong,weilebimianzhezhongqingkuangdefasheng,womenshinenglefeisuqidonggongneng。
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cong0Hzdechushiqidongpinlvanxieposhangshengdaoyigezhidingdepinlv。ruguocishidiandongjiyouyidingdexuanzhuansudu,jiuhuichanshenghendadedianliu,ruguoxianliuzhuangzhidefanyingbugoujishi,jiangdaozhiguoliutiaozha。bianpinqiqidongshi,zaixuanzhuandediandongjishangyoucancicunzaidehua,guoliutiaozhadekenengxingjiugengda。jishixianliuzhuangzhifanyingzugoujishi,nengbimianguoliutiaozha,jieguoyeshijiangdiandongjijiansudaoyigejimandesudu,zaizhongxinjiasudaoshedingdepinlv。zheyangdehuazaishebeishanghuichanshengyigejidadejixiechongjili,qianzaidizengjiatinggongheweixiufeiyongdekeneng。
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。


