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产品推荐:伺服控制系统在KDF2滤棒成型机中的应用

      

    KDF2滤棒成型机是德国HAUNI公司研制的滤棒成型设备,它由开松机AF2、成型机KDF2和装盘机HCF-80三个单元组成。KDF2主驱动电机采用直流电机,由专用的控制板驱动;开松机的两对开松辊和一对输送辊均从主电机通过机械无级变速器取得传递速度;热融胶和增塑剂的供给,也是通过一套复杂速度变换系统,以求实现单支滤棒含量可控。另外,动态换盘纸机构过于简陋,必须采取降速换纸的方法,而机器升、降速容易引起滤棒质量指标的波动。这些早期驱动技术随着时间的推移,已经不能适应烟草行业的现实生产需求。新平科公司结合KDF2的特点及其存在的问题,通过在KDF2滤棒成型机中引入伦茨交流伺服控制系统,有效地改善了原机整体性能。这种伺服系统的驱动器对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,其位置控制分辨高,可靠性好,已成为伺服系统的发展趋势。
    一、伺服控制系统组成
    伦茨交流伺服系统近年来在制造业中得到了广泛应用,在驱动控制应用方面它具有稳定性好、响应速度快、速度精度高、调速范围宽、加减速性能好等优势。通过对KDF2系统的分析,系统采用伦茨交流伺服控制器组成了八轴交流伺服系统,对原机驱动系统进行改造。其中以主电机为主轴,从轴包括两个开松辊伺服电机、一个输送辊伺服电机、一个换纸辊伺服电机、一个盘纸驱动伺服电机、一个甘油泵变频电机和一个热融胶变频电机。主电机驱动器采用带整流装置的伦茨变频器,从轴电机跟随主轴电机作同步运动。
    系统组成原理如下图所示:
    
    系统采用西门子S7系列PLC作为上位控制中心,PLC与各驱动器通过Profibus-DP总线进行通讯连接,系统中各设备状态、参数显示与设置通过MPI由上位HMI来完成。主电机采用伦茨交流闭环调速系统取代原先的直流调速系统,主电机驱动器速度信号与开松辊电机驱动器、传送辊电机驱动器和盘纸驱动电机驱动器直接相连接,保证了信号传输的及时同步,以获得更好的同步性能。
    二、开松机伺服驱动系统
    在原机中,两对开松辊和一对输送辊各有一个无级变速器驱动,其动力由主机经同步齿型带传送,三个无级变速器之间形成级联关系,以保证邻近辊对之间的速比关系。应用伺服控制系统后,以三套伦茨伺服驱动器与伺服电机分别控制两对开松辊和一对输送辊,废弃原来的机械无级变速器,使传动系统简练。驱动器速度信号直接来自于主电机驱动器,它们对主机的位置跟踪精度约在1—1.5mm,折合瞬时(1ms)速度波动量在0.2—0.3%(以变频器内置的角度跟踪报警信号监控),且能长期保持不变,这就有效的保证了滤棒的吸阻指标不受驱动系统的影响。
    三、盘纸伺服驱动与高速搭接
     KDF2滤棒成型机是在低速运行条件下通过离合器控制换纸辊由零速经过一段时间加速到接近主机同步速度,然后通过控制电路发出拼接信号给电磁铁完成拼接动作。采用伺服控制系统后,以两台伦茨伺服驱动器与伺服电机分别控制换纸辊和驱动辊。需要换纸时,驱动辊仍然保持高速,由换纸辊电机驱动器驱动换纸辊加速到正常速度,通过控制电路发出拼接信号进行拼接。控制系统在机械结构上做了适当调整使控制变得更为简洁,做到了真正意义上的完全同步拼接。
    四、甘油泵与热融胶独立驱动
    原机设计通过一套复杂速度变换系统,以求实现单支滤棒热融胶和增塑剂的含量可控;尤其是热融胶,虽然泵速与机速同步,但其流量不可控,用户有时不得不改变传动关系来解决,很不方便。应用伺服控制系统后,甘油泵和热融胶泵均采用独立驱动,使用独立的电机和独立的变频器,变频器的速度信号取自第一辊驱动器的速度输出模拟信号,以确保增塑剂单支含量的可控,并能方便地调整热融胶流量,参数设定和显示由PLC和触摸屏实现。  
    五、应用效果
    通过在KDF2滤棒成型机中应用伺服驱动系统,大大提高了系统的整机性能,降低了停机维护损失。同时,由于伺服控制系统的控制精度高、响应时间快、调速范围宽、加减速性能好等特点,有效地保证了滤棒的重量与吸阻等质量指标不受驱动系统的影响,完全达到了产品质量要求。(文/市场部马恩铭)

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