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作者：劉超
廣州艾諾瑪自動化工控設(shè)備有限公司
關(guān)鍵詞：DC BUS、變頻器、能量反饋、直流母線、魚絲機(jī)
一、系統(tǒng)概述：
美國莎士比亞公司自1897年成立以來一直致力于魚絲、魚桿、棒球、滑雪板(K2)等產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。廣州東泰廠是莎士比亞在中國大陸的生產(chǎn)基地，現(xiàn)已建成六條魚絲生產(chǎn)線。
魚絲的加工工藝大致分為三個(gè)部分：
1． 原料加熱
魚絲的生產(chǎn)原料呈固態(tài)顆粒狀，在加溫爐中通過溫度控制讓原料變成液態(tài)。加溫過程溫度控制非常嚴(yán)格，溫度控制的好壞直接影響到魚絲的質(zhì)量。
2． 擠壓
經(jīng)過加溫后的原料變成粘稠的液體狀，在一定的壓力下讓原料通過模具形成魚絲的形狀。
3． 拉伸成型
通過擠壓出來的魚絲通過冷水冷卻后是比較粗的一種形態(tài)，要經(jīng)過四級不同速度的滾輪對其進(jìn)行拉伸。魚絲在四級不同速度的拉伸后成為最終的成品。
二、系統(tǒng)要求：
1． 溫度控制要求原料在爐中不同位置要達(dá)到不同的設(shè)定值。
2． 要求擠塑電機(jī)的頻率可控，使液態(tài)材料通過模具的壓力恒定不變。
3． 要求四級拉伸的滾輪頻率可調(diào)，滾輪間由于速度的差異產(chǎn)生的多余能量要加以利用。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
1． 溫度控制：
a） 溫度檢測
溫度通過熱電偶來測量，熱電偶信號送給溫控儀表
b） 溫度控制儀表
溫控控制采用歐陸2208e溫度控制儀,儀表通過檢測熱電偶反饋回的溫度值與設(shè)定值之間的溫度差異控制繼電器的輸出。
c） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
2208e輸出控制固態(tài)繼電器，電阻絲根據(jù)固態(tài)繼電器的動作來進(jìn)行加溫。
2． 壓力控制：
在擠壓過程中，要求液態(tài)材料通過模具的速度均勻，擠壓的壓力保持在設(shè)定值。壓力的大小由擠塑電機(jī)的頻率決定。
a) 壓力的控制由歐陸2604 PID控制儀完成。PID控制儀可設(shè)定一個(gè)壓力值，通過檢測壓力傳感器的信號來調(diào)節(jié)輸出（0－10V）
b) 擠塑電機(jī)的頻率由POWERFLEX700來控制。變頻器的速度源取2604輸出的0－10V信號，頻率的大小完全由2604的輸出來決定，從而實(shí)現(xiàn)了PID調(diào)節(jié)，使得輸出的壓力達(dá)到預(yù)期效果。由于擠壓過程要求低速下產(chǎn)生大的力矩，固變頻器選用POWERFLEX700 Vector 控制方式。
3． 拉伸控制
拉伸分為四級，四級拉伸電機(jī)根據(jù)不同速度的差異產(chǎn)生一定的張力將魚絲拉伸成設(shè)定的效果。四級拉伸電機(jī)的速度要求可以更改，以滿足生產(chǎn)不同種類的魚絲的要求。四臺拉伸電機(jī)由4臺POWERFLEX700控制，頻率由操作員根據(jù)不同產(chǎn)品的配方要求在面板輸入。四臺變頻器均采用矢量控制方式。
4． 能量再生利用，
魚絲的拉伸過程分為四個(gè)部分，由于每個(gè)部分的速度不同，而魚絲把各級滾輪聯(lián)系在一起，速度慢的電機(jī)由于速度快的電機(jī)的帶動會使其處于發(fā)電狀態(tài)。多余的能量一定要進(jìn)行處理，一種方法是將多余的能量消耗掉，另外一種是將多余的能量反饋到電網(wǎng)加以利用。由于魚絲的拉伸是一個(gè)連續(xù)的過程，處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)產(chǎn)生的能量是源源不斷的，如果多余的能量不能加以利用將是一種很大的資源浪費(fèi)�？紤]對多余能量的處理和節(jié)能問題，決定用DC BUS 系統(tǒng)對四臺POWERFLEX700供電。DC BUS 系統(tǒng)為四臺POWERFLEX700提供直流供電。多余的能量通過DC BUS 系統(tǒng)反饋到電網(wǎng)進(jìn)行再次利用。這樣即解決了多余能量的問題，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
四、DC BUS 介紹
DC BUS 主要由POWER LINE FLITER、1336REGEN PRECHARGE、1321LINE REACTOR、1336 REGEN CONVERTER組成。DC BUS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
1． POWER LINE FLITER 濾波器，對三相進(jìn)線進(jìn)行濾波處理。
2． 1336REGEN PRECHARGE進(jìn)行預(yù)充電
3． 1321LINE REACTOR 電抗器
4． 1336 REGEN CONVERTER 為PF700提供直流電源，對反饋回的能量進(jìn)行再生利用。
五、主要參數(shù)說明
1．1336 REGEN CONVERTER
使用1336 REGEN CONVERTER之前要選擇好工作方式，有24V和110V可選。在輔助電路上加上選擇開關(guān)用來切換ENABLE/UNENABLE，復(fù)位按鈕用來修改參數(shù)后對CONVERTER復(fù)位。具體接線方法如下：
進(jìn)入Program模式修改CONVERTER的Operational Mode 為 ××××0101
2．POWERFLEX700
變頻器采用矢量控制方式，首先要將控制模式53號參數(shù)改為FVC Vector控制方式。然后要輸入電機(jī)銘牌參數(shù)，建立基本電機(jī)模型。為了使矢量控制達(dá)到更好的效果，在變頻器和電機(jī)連接后，讓POWERFLEX700進(jìn)行AUTOTUNE（61號參數(shù)）。這樣變頻器可以自動檢測出電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，形成一個(gè)數(shù)學(xué)模型。為了讓數(shù)學(xué)模型建立的真實(shí)完善，要把動態(tài)和靜態(tài)測試各做一次，在做動態(tài)測試時(shí)一定要讓電機(jī)空載。
六、總結(jié)
莎士比亞先后建立了六條魚絲生產(chǎn)線，自運(yùn)行到現(xiàn)在已經(jīng)過了一年多的時(shí)間，經(jīng)過一年時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不但達(dá)到魚絲生產(chǎn)的要求，更大大節(jié)約了能源。
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