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本文介紹了干白粉定量包裝機(jī)中變頻器的選用，原理，最大限度地發(fā)揮電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，完全適用于干白粉的定量包裝控制技術(shù)要求。
干白粉是一種粉末狀化工產(chǎn)品，過去用于成品包裝的干白粉定量包裝機(jī)給料裝置，大多采用電機(jī)拖動的雙螺旋定量給料機(jī)。為保證控制系統(tǒng)精度和速度，雙螺旋給料機(jī)共有大、小兩級螺旋給料，初始狀態(tài)均處于停止位。進(jìn)入自動運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)物料重量達(dá)到大給料設(shè)定值時(shí)停止大給料電機(jī)并繼續(xù)保持小給料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉小給料電機(jī)。由于干白粉的流動性和螺旋給料機(jī)的機(jī)械慣性，再加上物料輸送的不均勻，定量包裝機(jī)的動態(tài)精度很難穩(wěn)定控制。基于上述問題，我們采用變頻器對干白粉定量包裝機(jī)的給料裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，將雙螺旋給料機(jī)形式改為單螺旋給料機(jī)形式，即降低了生產(chǎn)成本，又提高了干白粉定量包裝機(jī)的性能。
干白粉定量包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
干白粉定量包裝機(jī)為毛重式稱量方式，結(jié)構(gòu)組成：主要由儲料倉、螺旋給料機(jī)、截料裝置、稱重夾袋裝置、氣動部分以及電氣控制柜組成。
變頻器的選用
選擇變頻器時(shí)，除了根據(jù)電機(jī)類別和螺旋給料機(jī)的生產(chǎn)效率和驅(qū)動功率外，還應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流作為選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次偕波，會使電機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電機(jī)的電流會增加10%而溫升會增加20%。所以在選擇電機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響螺旋給料機(jī)的使用壽命。
在進(jìn)行了技術(shù)比較后我們選用了SANKEN公司IF-4.0K變頻器，該變頻器采用了先進(jìn)的驅(qū)動控制技術(shù)，是一種低噪音高性能的變頻器，具有最佳控制電壓和電流矢量，可以最大限度地發(fā)揮電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，完全適用于干白粉的定量包裝控制技術(shù)要求。
變頻器調(diào)速的硬件構(gòu)成
電氣原理圖如圖2所示，核心部件為IF-4.0K變頻器和XK3210稱重顯示儀表。XK3210稱重顯示控制器內(nèi)置簡易PLC，通過簡單的二次編程，可完成定量包裝機(jī)的基本控制功能，適用于凈重式和毛重式等定量包裝機(jī)，其輸出OUT1(大給料)和OUT2(小給料)為無電壓繼電器輸出信號，可直接驅(qū)動IF-4.0K變頻器的調(diào)速輸入端FR(1速)2DF(2速)。動力電源線AC380V通過空氣開關(guān)Q1接至變頻器R、S、T端子，螺旋輸送機(jī)電機(jī)接至變頻器U、V、W端子。原則上不要在變頻器和電機(jī)之間裝設(shè)交流接觸器，否則在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)中，接觸器啟停引起的過大電流易損壞變頻器。
其中，定量稱重?cái)?shù)據(jù)參數(shù)通過稱重顯示控制器設(shè)置，可設(shè)置提前量、最終定量值、延時(shí)時(shí)間等參數(shù)。螺旋給料機(jī)給料速度、過流過壓保護(hù)等參數(shù)通過變頻器操作面板可方便地調(diào)整。
減小EMC影響的主要措施
EMC即“電磁兼容性”，它主要是指電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中良好的工作能力，并且不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其它設(shè)備所不能接受的電磁干擾。變頻器通常運(yùn)行在一個(gè)可能存在較高的電磁干擾(EMI)工業(yè)環(huán)境中，好的安裝可確保變頻器和定量包裝控制系統(tǒng)安全和無故障運(yùn)行。
(1) 確?？刂乒裰械脑O(shè)備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點(diǎn)或接地母排上。特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設(shè)備要與其共地，同樣也要使用短和粗的導(dǎo)線接地，最好采用在高頻時(shí)阻抗較低的扁平導(dǎo)體。
(2) 安裝變頻器時(shí)，安裝板使用無漆鍍鋅鋼板，以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接。
(3) 為有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)，減少對稱重顯示控制器的影響，變頻器的電機(jī)電纜采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導(dǎo)約為每相導(dǎo)線芯電導(dǎo)的10%。
(4) 控制電纜使用屏蔽電纜?？刂齐娎|的屏蔽層應(yīng)直接在變頻器的內(nèi)部接
地，另一側(cè)通過高頻小電容接地。當(dāng)屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時(shí)，也可以將屏蔽層的兩端直接接地。信號線和它的返回線絞合在一起，能減小感性耦合引起的干擾，絞合越靠近端子越好。模擬信號的傳輸線使用雙屏蔽的雙絞線。不同的模擬信號線獨(dú)立走線，有各自的屏蔽層，以減少線間的耦合。數(shù)字信號線使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。
(5) 電機(jī)電纜獨(dú)立于其它電纜走線，同時(shí)避免電機(jī)電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們垂直交叉走線。
(6) 設(shè)計(jì)控制柜時(shí)要注意EMC的區(qū)域原則，把不同的設(shè)備規(guī)劃在不同的區(qū)域中。每個(gè)區(qū)域?qū)υ肼暤陌l(fā)射和抗擾度有不同的要求，區(qū)域在空間上用金屬殼或在柜體內(nèi)用接地隔板隔離。
變頻器的使用效果
采用變頻器后，干白粉定量包裝秤的螺旋給料機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，給料均勻，升降速平滑，無機(jī)械沖擊，對動態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)影響很小。主要表現(xiàn)在以下方面：
(1) 變頻給料裝置精度高，系統(tǒng)保護(hù)功能完善。參數(shù)的優(yōu)化可通過人機(jī)界面設(shè)置修改，且發(fā)生故障后可直接將自診斷的結(jié)果顯示在人機(jī)界面上，縮短了檢修時(shí)間，大大提高了定量包裝機(jī)的工作效率。
(2) 延長了電動機(jī)的使用壽命。由于電動機(jī)的啟停電流為額定電流的5~7倍，沖擊轉(zhuǎn)矩很大，影響電機(jī)的使用壽命。變頻啟動是一種軟啟動方式，可避免對電機(jī)的機(jī)械沖擊，且保護(hù)了設(shè)備，減少了設(shè)備的磨損。正常使用時(shí)，由于電動機(jī)轉(zhuǎn)速一般都降至額定轉(zhuǎn)速以下，設(shè)備的磨損大大減少。
(3) 可靠的保護(hù)措施。變頻器通過自身設(shè)置的參數(shù)很容易實(shí)現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護(hù)措施。
(4) 控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,節(jié)能效果明顯。
9、結(jié)束語
采用變頻器后的干白粉定量包裝機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，定量控制準(zhǔn)確度高，自投入使用以來取得了良好的效果，操作維修簡單方便，降低了維護(hù)費(fèi)用，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，受到了用戶的好評，并帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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