1 引言春城卷烟厂成立于1954年，是云南省发展较早的卷烟厂，目前拥有多条烟机生产设备，设备使用时间普遍超过10年，烟机内部的各种板件、配套传动驱动器以及备机、备件几乎都出现过故障，而且采购和更换原配套器件和设备难度较大。目前各制烟设备均靠维修维持生产运转，因此产品技术改造和更新势在必行。由于制烟设备大量使用了变频器，而变频器的技术指标、功能进步，订购方便，因此我们决定从各类制烟设备上的配套传动驱动器着手，利用现有市场上变频器产品，替代原来的传动装置。首先对小油封机(rc)的主传动系统进行技术改造。
2 小油封机(rc)主传动系统改造设备介绍德国斯慕门公司(schmermund)型包装机组是英国莫林斯(molins)烟草机械公司生产的卷烟机的后续包装机, 完成对烟支的集合、初装(内层铝箔的包装)、精装、油封、打包、粘合的全过程。b1机包含三部分:主机(be)、小油封机(rc)、条盒机(fhz/nk)。主机完成单支烟装盒的全过程, 然后传送至小油封机进行玻璃纸的封装, 最后在条盒机上合成为条盒的纸壳包装, 再经传送带送到整装车间进行装箱、打包出厂。rc系统的情况如下:rc系统配有一台主驱动电机，电机转速范围为1440～1980r/min，拖动有微型槽的皮带，并拖动园盘，然后拖动齿轮箱，达到350～360包/min的包装速度，即每转一周完成一包烟的包装。同时主传动还带动一套凸轮机构，再由直线槽轮带动八角轮实现往复间歇运动。八角轮每转动一周有一个光电开关动作，使单板机进行复位控制，这样周而复始地对每一包烟的表面进行玻璃纸封装。主驱动电机的速度受控于rc入口光电传感器，该传感器检测烟盒的密集程度并反馈至单板机，单板机自动对输出到变频器的模拟电压(0～8v)进行随机动态调整，电机将自动跟随，其详细工作过程如下:由主机传送来的盒烟，源源不断地传送到小油封机，小油封机入口处由0.75kw电机拖动皮带送入，入口有两个对射光电检测开关，在烟包拥挤时自动实现对变频器的减速控制。烟包进入后，经过棘轮对烟包翻转后转动放平，油凸轮带动推杆进行间歇运动，推动八角轮送入一包烟，送纸机构开始进行包装动作，将烟包上部、底部封装成形。由于八角轮的间歇转动，会用烙铁对测边自动封口，然后由推杆推出，完成了折角及玻璃纸的全部封装。由提升块合成二包一摞，再由推杆推出，在出口处有四八烙铁进行双边封口，至此完成玻璃纸封装的全过程，送入下道工序—条盒机。八角轮上部装有光电开关，对玻璃纸的工作状态进行检测，油封纸的传动是多轮传动的拉纸机构，有着一系列的过轮，并配有刹车装置用来控制纸的张力。
3 传动特点和变频器选型由上述rc系统描述可知，rc用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，要求系统快速跟随，因此必须选用高性能变频器才能满足需求。根据详细的市场调研，并与原配套变频器进行对比，重点考察变频器的动态技术指标，我们最终选用了美国艾默生td3000变频器。td3000系列变频器是艾默生公司开发生产的高性能矢量控制通用变频器。它具有如下特点:(1) 采用先进的矢量控制算法，对电机磁通电流和转矩电流分别进行解耦控制, 配合电机参数自动辨识，能实现电机转矩的快速响应和准确控制, 具有极高的稳速精度和快速动态响应, 能满足各类高性能场合的传动控制要求;(2) 自带lcd键盘，不仅能够中文显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期维护;(3) 内置多种功能和丰富的硬件接口;(4) 内置rs485接口，通过tds-pa01总线适配器可以接入符合国际标准的profibus现场总线控制系统，满足日后组网要求;(5) 结构紧凑，安装灵活，满足原系统对变频器的尺寸要求，且温升适合烟机相对较小的安装空间;(5) 产品满足iec61800-3。表1为td3000的各项关键指标和技术特点。
4 系统改造方案改造系统必须解决以下问题:(1) 首要任务是弄清原系统的工作原理。(2) td3000变频器和原系统接口问题，要保证改造后的变频器和原系统无缝对接。(3) 要考虑变频器对原单板机系统可能存在的emi问题(原系统是以单板机为控制核心，变频器作为一个重要执行单元)。表1 td3000的主要技术指标
图1 rc传动应用原理图图2 td3000的应用原理图
rc主传动采用变频器改造的应用原理图如图1所示。电机4.0kw，内带光电编码器和电机过热保护热敏电阻，变频器采用闭环矢量控制。这种配置方法在国外常见，而国内非常少，配置价格也较为昂贵，国内配套也相对较难。而且系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。由于td3000变频器开环矢量无论从动态性能还是稳态精度上都高于原变频器，因此我们决定先使用开环矢量控制检验td3000的性能，看是否能满足系统要求，对于电机保护热敏电阻，由于td3000变频器内部自带电机过载保护，且rc主电机的工作负荷也较轻，因此这路控制可以完全舍弃。使用td3000与单板机的连接如图2所示。变频器的基本运行参数设置如表2所示。表2 基本运行参数设置 经过反复修改参数，多次调试，新改造方案终于达到了预期的效果。经过一周的连续生产，证明使用td3000变频器开环控制完全可以达到原闭环控制的效果，而且无需进行电机调谐(拆换传动皮带非常麻烦)，生产效率和原系统完全相同，而且省去了编码器和电机热敏保护，对日后的主电机改造打下了良好的基础。在系统接口上, 为了方便日后更换，我们特意设计了专用的接口板, 原变频器接插件可直接插入该接口板, 确保了td3000和原变频器的快速切换，方便日后生产，减少了因传动切换导致的时间和经济损失。
5 结束语通过这次成功的改造，增强了我们继续进行后续设备改造的决心，将为春城卷烟厂带来巨大的经济效应，在整个卷烟行业将起到示范作用。
参考文献 [1] 艾默生网络能源有限公司. td3000变频器用户手册[z].[2] 春城卷烟厂. rc电路图[z].
作者简介高 欣(1973-) 男 1995年毕业于南昌大学物理系应用电子检测专业，现任职于艾默生网络能源有限公司，从事变频器西南片区销售工作。
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