交流变频控制技术在卷烟行业中的应用

交流变频控制技术在卷烟行业中的应用

李莉萍

李莉萍（广东中烟工业有限责任公司梅州卷烟厂广东梅州514011）

中图分类号：TN773文献标识码：A

摘要：随着卷烟行业的卷接包机组的发展，其中较为显著的特点是采用大量伺服控制系统取代机械传动。原来采用的直流电机调速系统和直流电机调速系统由于在实际应用中存在明显的缺陷而逐渐被淘汰。现在国产的烟机大部分都通过改造采用总线的变频控制方式。随着交流电机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小，重量轻，转矩大，精度高，功能强，可靠性高，操作简便，便于通信等功能优于以往的任何调速方式，因而在卷烟行业中得到越来越广泛的应用。

关键词：伺服控制交流电机变频调速

一、直流控制模式的缺点

原卷接包机组的大部分控制系统的电气设计采用了直流控制模式，其电机为直流碳刷电机。在实际运行中经常会发现易损或性能不稳定等异常现象。具体表现如下：

（一）直流调速控制过程繁杂且调试、维修维护困难。该控制方式性能不稳定，易受环境温度的影响。因温度飘逸因素造成电机转速时慢时快，进而随动的机械装置摆动不平稳，造成产品质量不稳定。

（二）直流调速系统结构复杂,传动部分选用的直流碳刷电机，由于碳刷电机的碳刷长时间接触性磨损，容易损坏，其短暂的寿命、频繁的更换，已成为影响机组生产效率的重要因素之一。特别是碳刷磨损后表现出来的导电不良致使电机失控，失控造成后对电机的多次冲击，致使电机极易损坏。

（三）直流电机易漏油，严重时导致电机损坏，且漏油容易污染产品，造成质量事故。

（四）直流电机和碳刷价格较为昂贵，供货周期长。

二、PROTOS系列卷接机组电控发展特点

从HAUNI公司PROTOS系列卷接机组的发展中我们可以看到，从早期一代的PROTOS70到二代PROTOS80、90、100再到三代的PROTOS90E、1-8最后是现在PROTOS2-2等机型的不断更新，我们发现它的电控系统随着变频器与PLC在许多领域得到广泛应用也更具有时代的特点，表现在：

（一）广泛应用SIEMENSPLC技术，系统更具有开放性

（二）采用CAN总线、PROFIBUS总线技术

（三）采用高性能的变频通讯控制，用大量伺服控制系统取代机械传动，例如采用变频器，通过PROFIBUS-DP与S7-400PLC通信，更加精确的控制电机的启停和速度的改变

（四）故障率低，大大提高机组性能，更加方便维护和操作

三、交流伺服控制系统在卷接包机组上的具体应用

以PROTOS70卷烟机、ZF12型卷烟储存输送连接线和ZB45包装机组的卷接包配置为例，卷烟机的SE部分主电机、VE部分针滚电机和提升电机；存储输送连接线转角电机、装盘机传送带电机、卸盘机传送带电机；包装机的烟库搅拌电机、CH拉带电机、主驱动电机等在早期都是采用直流电机进行控制的电气技术。这部分的直流电机随着伺服控制系统技术的告诉发展，现在已经被交流变频控制技术替代。下面，我们以PTOTOS70卷烟机的直流电机该交流变频控制方式为例进行详细讲解。

在改造后我们采用8200矢量变频器配以Lenze三相交流电机，采用PROFIBUS总线与CPU通讯，构成性能优良的调速系统。变频器通过两个可同时使用的接口及专用功能模块构成不同控制组合，为完成传动任务提供了很高的灵活性。它的特点有：150%过载运行1min；主电压波动补偿；最大电流限制的平稳运行；瞬间停电再启动可同步跟随电机输出；电机参数自调整；带负载时无速度降低的滑差补偿；直流制动-无须制动单元快速制动如紧急停止；模拟量输出；可编程输入/输出；防短路功率输出。变频器的连接和整个伺服控制系统的组成如图1和图2所示。

事实证明，通过改造电机的控制方式由原来的直流控制改为通过Profibus-DP总线的交流变频控制系统。使电机的控制精度更好，维护更方便。

结语

变频调速控制系统主要由电控设备、变频器、交流电动机、传动机械及传感器等部分组成。现在卷烟行业中新型设备的系统已经逐渐采用了交流电机替换原来的直流电机，交流电机变频调速已形成电气传动的中枢，交流调速替代直流调速已是技术升级的趋势。由于它具有体积小重量轻、精度高、通用性强、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、操作简便等优点，深受使用人员欢迎，变频调速确是节能、降耗、优质、高产的理想设备，是迈入21世纪的首要的传动技术，利国利民。

参考文献：

[1]胡崇岳主编.《现代交流调速技术》[M].北京：机械工业出版社，1998

[2]《伦茨变频器操作手册--8200EV矢量变频器》