摘要:在我司物流系統(tǒng)中,片煙高架庫物流系統(tǒng)主要由堆垛機(jī)、輸送機(jī)、夾包機(jī)、提升機(jī)等構(gòu)成,用于存儲、輸送煙葉等生產(chǎn)原料,滿足制絲車間的煙絲生產(chǎn)需求。提升機(jī)是系統(tǒng)瓶頸所在,由于控制方式不合理,月平均故障時長約300min。對此,我司對提升機(jī)進(jìn)行變頻改造,包括變頻器選型、電機(jī)控制曲線優(yōu)化等。經(jīng)過改造后,提升機(jī)月平均故障時長降低到30min以內(nèi),滿足了生產(chǎn)需求。
關(guān)鍵詞:伺服控制;提升機(jī);變頻
【中圖分類號】TG385【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2236-1879(2017)12-0243-01
1存在問題
片煙高架庫存儲煙葉等生產(chǎn)原料,根據(jù)每日生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行批次出庫,片煙依次經(jīng)堆垛機(jī)、輸送機(jī)、夾包機(jī)、提升機(jī)輸送至制絲車間A、B、C三條生產(chǎn)線。由于提升機(jī)故障率高,一旦出現(xiàn)故障就造成后續(xù)片煙堵料,經(jīng)統(tǒng)計(jì)改造前6個月提升機(jī)月平均故障時長約300min,嚴(yán)重影響制絲車間生產(chǎn)。通過對提升機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)以下問題:
(1)變頻器功率無法滿足電機(jī)功率要求。額定負(fù)載下,提升機(jī)下行時,在0-0.5s(下行加速)和6.5-7s(下行減速)的時間段,提升機(jī)所需功率和速度呈線性關(guān)系,分別為P=3330v和P=4070v,如圖1所示。
經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)提升機(jī)下行減速時多組數(shù)據(jù)不滿足要求,變頻器在低頻時輸出功率不足,導(dǎo)致提升機(jī)出現(xiàn)墩底故障,如圖2所示。
(2)擾動時電機(jī)速度波動超過±5%。
當(dāng)前對電機(jī)的控制為開環(huán)控制,沒有采集電機(jī)的實(shí)時轉(zhuǎn)速,更無法進(jìn)行實(shí)時反饋調(diào)整。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn),通過在電機(jī)尾部安裝編碼器測量電機(jī)的實(shí)時速度,發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行過程中提升機(jī)電機(jī)運(yùn)行速度不穩(wěn),抗擾動能力差,多組數(shù)據(jù)超出正常運(yùn)行速度的5%,造成提升機(jī)在下行減速時出現(xiàn)減速延遲或超速。
針對以上兩個問題點(diǎn),我司對提升機(jī)進(jìn)行變頻控制改造,通過變頻器的重新選型和變頻控制方式的優(yōu)化,很好得解決了上述問題。
2改進(jìn)方法
(1)選用艾默生ES2402變頻器。
原有變頻器為丹弗斯VLT2800,額定功率為5.5kw,改造后選用艾默生ES2402,額定功率為7.5kw,該變頻器可靠性高,性能完善,可實(shí)現(xiàn)開環(huán)、閉環(huán)、伺服控制等多種控制模式,改造后通過繼電器平穩(wěn)控制提升機(jī)的下行減速速度。
(2)升降區(qū)域分段控制。
根據(jù)提升機(jī)運(yùn)行區(qū)域高度,原有提升機(jī)運(yùn)行區(qū)域劃分為3個區(qū)域,以提升機(jī)下行為例,為加速區(qū)、高速區(qū)、減速區(qū),上行時則相反。
由于提升機(jī)從高速區(qū)到減速區(qū)速度變化過大,速度控制曲線呈現(xiàn)突變狀態(tài),實(shí)際運(yùn)行過程中所需制動力矩大,提升機(jī)存在抖動現(xiàn)象。改造后則增加兩個低速運(yùn)行區(qū)域,使速度運(yùn)行曲線平緩,以提升機(jī)下行為例,為加速區(qū)、低速區(qū)、高速區(qū)、低速區(qū)、減速區(qū)5個運(yùn)行區(qū)域,上行時則相反。
(3)增加速度反饋閉環(huán)控制。
原有控制方式為開環(huán)控制,提升機(jī)在升降過程中易出現(xiàn)抖動、異響,速度波動超過±5%,控制系統(tǒng)如圖3所示:
為了避免該問題,應(yīng)在上述系統(tǒng)中加入速度反饋,即將輸出轉(zhuǎn)速反饋至第一個擾動點(diǎn)之前,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,如圖4所示。
硬件上采用在電機(jī)末端安裝編碼器,對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集,即可及時反饋速度變化,能夠及時有效地控制速度,避免速度出現(xiàn)較大波動。
3改造效果
改造后提升機(jī)故障率顯著降低,變頻器功率不足和速度波動問題得到很好解決。改造現(xiàn)場試驗(yàn)得出,測試數(shù)據(jù)和理論速度曲線相符,提升機(jī)運(yùn)行過程中未出現(xiàn)墩底故障,在低速、高速區(qū)域的速度切換過程中運(yùn)行穩(wěn)定,未出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計(jì),改造后3個月提升機(jī)月平均故障時長在30min以內(nèi),故障時間降低90%左右,有效提高了片煙高架庫的設(shè)備運(yùn)行效率,滿足制絲生產(chǎn)需求。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介:黃許立(1985-),男,福建福清人,碩士,工程師,龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司物流部技術(shù)員,主要從事自動化物流系統(tǒng)的維護(hù)。