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CADEMIC COMNUNCATIO理i/研发/设计/制
变频器在码垛机砇造中的应用
潘洁,陈海波,霍俊礼
(中石化长城润滑油分公司北京分公司,北京100085)
摘要:探讨了变频调速系统在码垛机提速改造过程中的应用;通过常规变频调速系统、可编程控制器、触摸屏等设备
组成的系统,解决了老旧码垛机不带配重的平台升降系统进行高速运行和准确定位的难题,消除了码垛机提速的瓶颈
并对变频器在码垛机提速改造中的应用进行了详细的闻述。
关键词:变频器;码垛机;提速
中图分类号:TM921.51
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2013)04-0018-03
引言
作的重中之重。
变频技术是利用电力半导体器件的通断作用将工频3控制系统改造
电源变换为另一频率的技术,变频器就是利用变频技术将3.1变烦控制系统设备配置
电压和频率固定不变的50Hz工频交流电变换为电压或频
整个码垛机提速的控制以西门子S7-200PILC系统
率可变的交流电的装置,广泛地应用于交流电动机的速度为核心,通过西门子S7-200可编程控制器对输入传感器
控制。变频器不仪调速平滑、范围大、效率高、启动电流小、状态的监控,根据控制程序运算后输出控制变频器和其
运行平稳,而且节能效果明显。因此,交流变频调速已逐渐他执行机构,来实现码垛机动作的顺序运行。操作部分由
取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速触摸屏来实现。
系统,越来越广泛地应用于包装、治金、纺织等生产线。
PLC的输入主要包括码垛机位置控制传感器,各个
仍垛机是包装工业中用于将包装好的成品按照预先位置的保护、限位传感器,安全门等安全防护传感器,变
设定的程序进行堆叠放置,以方便运输的机器。常见的箱频器控制相关反馈和报警信号以及急停和开、停机按钮
式码垛机由托盘仓、输送机、堆码机、编组机、转位机和控等。输出主要包括电机、气动等执行机构的控制、变频器
制系统。堆码机是码垛机的主机,它自动将包件或纸箱按的控制、相关机械抱闻的控制、报警输出等。在输人输出
照一定的编排顺序一层一层整齐地码放在托盘上。控制中,大多数都与变频器的控制有关,因此控制系统的核心
系统主要由PLC和各种检测、执行、控制元件和导线组任务就是完成变频器的控制。
成,是码垛机的大脑和神经系统,监控和指挥设备的每
根据平台升降部分提速改造对控制准确性、稳定性、
个状态和动作,感知设备内、外部的变化,使设备按照预安全性等方面的要求,为了适应码垛机不带配重的机械提
定程序应对这些变化。
升结构,并节约改造投资费用,改造时采用ABB公司全新
2项目概况
的大功率矢量控制型变频器,并提出了采用通用矢量变频
为了适应不断发展的生产形势的要求,公司于2010器和可编程控制器(PLC)与带机械抱闻制动电机相配合,
年引进了一条国内先进的灌装生产线,4L产品灌装的最运用PC软件编程,来实现平台升降控制的思路。这样替
高速度可以达每小时5000桶以上。但与之配套的码垛机代了提升专用变频器,大大降低了控制系统的复杂程度和
是193年生产的,经过十几年的运行,速度慢,其控制系设备改造的硬件费用。整体的系统结构如图1
统及外部传感器、机械系统老化,很多设计结构已经无法
满足如今高速运行的要求。为此,公司决定利用现有的设
提升电机三相电源
电机
一変控制信号
备进行提速改造.以适应新生产线的要求。
码垛机的提速改造涉及电器、机械、结构等多方面,
平台电机三相电
难度非常大。为了达到高速稳定运行的目的,改造过程中
电机
我们对控制系统进行了更新,并对关键动作部分进行了
其它电动机及抱闸制动控制
PLc
摸
屏
变频改造,其中平台升降部分的变频改造成为此次改造
气动执行机构控制
的一个关键点和难点。
各类输人传器
提速后码垛机平台每个班次上下升降运行将达560
电源
次以上,平台控制的准确性和稳定性,不但影响码垛机提
图1码垛机改造控制系统结构框图
速的整体效果,而且还关系到整个设备及相关操作人员32变频器调速系统回路设计
的安全,因此平台升降部分的提速和变频改造是全部工
(1)变频器电源主回路设计
181机械工程师2013年第4期
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系统采用三相AC380V变频器,变频器主回路的设锁死,抱闸平台立即停止运行,确保了人身及设备的安全。
计、安装应特别考虑以下儿点:①变频器的输人电源必须
提升变频器、抱闸及PLC控制结构图如图4,码垛平
接到R、S、T上,变频器的输出U、V、W及接地端分别接台升降电动机抱闸控制回路结构图如图5
电机和电动机的地线,否则会损坏变频器;②为防止触
西门子57200PC
A96“变领+Ae30
电、火灾等灾害和降低噪声,必须将电源和电动机等部分
编公共
的接地端子连接良好,应符合国家标准;③主电源为了保
出电压输出公
世编会
护变频器、方便安装调试和以后的维修,应在输人回路上
t|tm1正控制
安装空气断路器;④变频器的运行应由控制回路来完成,
加如速控制
不能通过主电路的通断来进行变频器的启停等控制操
t4
加减速控制
燃电轴出公
作;⑤为实现电动机平稳、快速制动,提高运行速度,制动
变则招入11051
维电程出
电阻回路的连接是必不可少的。
雷输出电源
2 pour体餐出
以码垛平台升降变频器为例,主回路的接线图如图
晶体置出地
2,码垛平台升降电动机抱闸电源结构图如图3。
图4变频器控制系统接线图
变频器
PICO50
/电器
线→/电动机
接触器
PF
抱闸控制
线圈
抱线圈
图5码垛平台升降电动机抱闸控制回路结构图
3.3变频器用户参数设置
ABB变频器ACS350有一系列的参数,通过这些参
制动电阻
3-
数的设置和调整,用户可以改变系统的性能和功能。根据
电机
讨论确定的控制方案,调试前应首先设置的参数有:
L1 L2 L3
(1)参数10组:1003-定义外部控制用于启动、停止
图2码垛平台升降变频器主回路的接线图
和转向命令的连接和信号源,选择DIF,2R;即通过数字
用、/や线保护→「接触器→「抱
电源
电动机
输入Dl1、D2发出启动、停止和转向命令,“1、0”时为正
转启动,“0、1”时为启动反转,“0、0"或“1、"时为停止。
380VAC
开关
线
1003-方向,选择“3”,设置为允许双向运行。
图3码垛平台升降电动机抱闸电源回路结构图
2)参数12组:1201-激活恒定速度选项,选择D13,4。
(2)变频器控制回路设计
变频器输出恒定速度由DI3、D14两个数字量输入来决
通过对码垛机动作步骤对调速系统要求的分析,认定。由本系统硬件设计决定,D13、D4只能有“1.0”和“1、
为平台移动、三角链控制、成品出垛控桐等均为变频器常1