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    丹佛斯OGD電機在飲料包裝線上的應用

    時間:2018-11-23    作者:津信變頻    點擊:

    一.概述:
    某飲料包裝線的套標機傳輸皮帶使用兩臺同步電機作傳動電機,用一臺Danfoss VLT5000變頻器內置Profibus-DP通訊卡,同時驅動兩臺同步電機。由于電機已經使用多年,需要更換。但是原電機采購成本較高,供貨時間也較長,因此上海津信選擇如下解決方案:
    用兩臺Danfoss OGD電機替換原SSB Duradrive同步電機,用2臺FC302驅動器內置MCA114 Profibus-DP通訊卡驅動兩臺OGD電機,替換原系統的VLT5000變頻器。
     
    二.項目理論分析:
    1.     原設備的設計原理

     
    套標機輸入側送瓶使用螺桿推進,螺桿推進起到分瓶作用;輸出側送瓶采用傳輸皮帶,傳輸皮帶的線速度比螺桿高,起到拉開間距的作用。為使套標準確,要求傳輸皮帶的轉速與分瓶推進螺桿的轉速保持精確的速度比。分瓶推進螺桿上安裝主編碼器,主編碼器信號既用于套標又用于傳輸皮帶的速度控制。傳輸皮帶如果用伺服驅動的話,的確可以做到很精確的速度比控制,但是此處的應用不需要伺服級的精度;傳輸皮帶如果用異度電機驅動的話,必須要在異步電機上加裝編碼器,采用電子角度同步控制方式才能保證精確的速比控制;原設計使用同步電機加VLT5000變頻器的方案,非常簡單地解決了高精度同步速比控制的問題,因為同步電機的轉速與變頻器輸出頻率成嚴格正比,而VLT5000變頻器輸出頻率又能與脈沖輸入頻率保持嚴格比例關系,結果使傳輸帶的速度與分瓶推進螺桿的轉速保持高精度速度比例。
    通過上面的分析,可知用丹佛斯OGD永磁同步電機替換原同步電機是最簡單可行的替換方案。
     
    2.     OGD電機選型
    原永磁同步電機規格:
    電機額定轉速:3000 RPM
    電機額定功率:1.5kW
    可以算出電機額定轉矩為4.8Nm
    實測原電機總減速比約:28.7
    設備額定轉速=3000/28.66=104 RPM
    設備額定轉矩=4.8×28.7=138Nm
     
    參考OGD電機選型樣本,OGDSK214K13電機的轉速-轉矩特性如下:

    減速比i為14.13,最高輸出轉速210rpm,輸出轉矩大于140Nm,滿足驅動要求。
     
    3.     變頻器選型:
    OGD電機的轉矩常數為:1.7Nm/A
    138Nm需要的驅動電流:

    查閱Danfoss FC302變頻器選型手冊,FC302P2K2T5變頻器額定輸出電流5.6A,與此電機的驅動電流相匹配。
     
    三.機械安裝:
    安裝OGD需要按現場條件準備輔助支架和轉動軸,這些附件的機械尺寸如下圖:

    預先準備好安裝附件,現場安裝就會非常簡便。
     
    四.升級改造的軟件變動:
    由于原系統為1臺變頻器驅動兩臺同步電機,改造的系統為兩臺變頻器驅動兩臺OGD電機,因此改造的設計出現兩種方案。
    第一種方案,不動PLC程序,一臺FC302做主機,加裝MCA114 Profibus-DP通訊卡,接入原DP現場網絡。主機接線圖如下:

    另一臺變頻器做從機,采用丹佛斯特有的脈沖主從控制方式,跟隨主機輸出。實踐證明此種控制方式生立,兩臺電機轉速同步性非常好,轉速只有很小的誤差。唯一的缺點是從機的報警狀態無法被系統檢測到。
     
    為使改造系統完美,在第一種方案試機成功以后,我們又為客戶設計了第二套改造方案,將從機變頻器也加入到DP總線上,

    增加了21號站,配置I/O地址為PIB316~323,PQB324~327。程序增加network6,使從機的控制命令與20號站(主機)的完全相同。修改原報警程序,合并從機的報警。程序下載以后系統工作正常。
     
    變頻器主要參數設置:

     
    五.改造后運行效果:

    柜內變頻器安裝和現場電機安裝效果圖:
     
     

    參考文獻

    [1] VLT5000操作說明. MG51A841. Danfoss
    [2] FC300編程指南. FC300 Programming Guide. MG33MI02. Danfoss
    [3] OGD操作手冊. OGD Operation Instructions. MG75c402. Danfoss
     
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