摘 要 ：本文將主要介紹了匯川變頻器MD320在塑料薄膜機(jī)械的三個典型應(yīng)用，即吹膜機(jī)、制袋機(jī)和復(fù)合機(jī)。 
  
     關(guān)鍵詞： 變頻器   PID   張力控制
 
   
1  引言
    一般而言, 塑料薄膜機(jī)械對傳動系統(tǒng)的要求有以下幾點(diǎn):
(1) 能在一定范圍內(nèi)平滑調(diào)速，通過調(diào)節(jié)主電機(jī)、牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速來生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品;
(2) 啟動、停止平穩(wěn)，因?yàn)樗芰蠙C(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，啟動、停止平穩(wěn)可避免太大的機(jī)械沖擊，另一方面也可減少啟動過程中的不合格產(chǎn)品;
(3) 電機(jī)只需單方向運(yùn)行;
(4) 性能穩(wěn)定，工作可靠。

    為達(dá)到以上目的，在塑料機(jī)械傳動的發(fā)展史上，曾相繼采用過直流調(diào)速、電磁調(diào)速，但目前已經(jīng)越來越多地采用了交流變頻調(diào)速。綜合多年的變頻使用經(jīng)驗(yàn)，采用變頻器的目的包括:
(1) 節(jié)約能源:根據(jù)變頻器的運(yùn)行V/f曲線可知，變頻器是恒轉(zhuǎn)矩輸出的，與其它調(diào)速系統(tǒng)相比，平均節(jié)約電能達(dá)30%以上，在低速運(yùn)行節(jié)能效果更加顯著;
(2) 提高產(chǎn)品質(zhì)量:變頻調(diào)速性能相當(dāng)穩(wěn)定;
(3) 減少啟動時對電網(wǎng)的沖擊，啟動電流可控制在額定電流內(nèi)不構(gòu)成對電壓沖擊;
(4) 減少啟動時對機(jī)械的沖擊，平滑啟動可延長機(jī)械的使用壽命;
(5) 滿足無級調(diào)速要求，調(diào)速簡單、操作方便;
(6) 保護(hù)功能強(qiáng)大。

    本文將主要介紹了匯川變頻器MD320在塑料薄膜機(jī)械的三個典型應(yīng)用，即吹膜機(jī)、制袋機(jī)和復(fù)合機(jī)。

2  變頻器在吹膜機(jī)中的應(yīng)用
    主機(jī)傳動是塑料擠出機(jī)的主要組成部分之一, 它的作用是驅(qū)動擠出機(jī)的螺桿, 并使螺桿能在選定的工藝條件下(如機(jī)頭壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等), 以必需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均勻地旋轉(zhuǎn)，完成擠出過程。它在其適用的范圍內(nèi)能夠提供最大的轉(zhuǎn)矩輸出和一定的可調(diào)速范圍, 同時還應(yīng)使用可靠、維修方便。

    塑料薄膜的生產(chǎn)是塑料顆粒經(jīng)加熱后用擠壓的方法擠出，由壓縮空氣吹成塑料薄膜袋子，經(jīng)牽引機(jī)在定型套上冷卻定型，再由卷取機(jī)卷成成品。對于牽引電機(jī)的控制必須引入牽引比的概念，就是牽引輥的速度和機(jī)頭口模處物料的擠出速度之比。通常牽引比為4~6，太大薄膜易拉斷，且厚度控制較困難。因此，牽引電機(jī)的控制必須與擠出電機(jī)同步且通過電位器可以方便將擠出速度按照牽伸比進(jìn)行比例調(diào)整放大(本方案中采用信號放大器)。

    卷取裝置的作用是將薄膜卷取成卷，并且使成卷的薄膜平整無皺紋，卷邊整齊，卷軸上薄膜應(yīng)松緊適中，以防止薄膜拉伸變形，保證質(zhì)量。因此，要求卷取裝置保證一定的卷取速度，這個速度不隨膜管的直徑變化而變化，并與牽引速度相匹配。為保證恒張力收卷，一般吹膜機(jī)還會裝設(shè)有浮動輥。通過浮動輥位置的變化，將會送出一個相應(yīng)的電壓信號給變頻器，同時通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)收卷的速度以保證浮動輥穩(wěn)定在某一位置。

    在本系統(tǒng)中，采用了比較普遍的表面卷取, 它是由電動機(jī)通過帶或鏈帶動主動輥, 卷取輥靠在主動輥上, 依靠二者之間的摩擦力帶動卷取輥卷在卷取輥上。這種卷取線速度取決于主動輥的圓周速度, 而不受膜卷的直徑而變化。

    MD320變頻器有個重要的特點(diǎn)就是頻率源的自由組合，如在本方案中，要考慮到主動輥卷取電機(jī)既不能單獨(dú)工作在張力PID閉環(huán)狀態(tài)，這樣會造成在主機(jī)升速過程中響應(yīng)滯后，也不能單獨(dú)采用速度跟隨牽引電機(jī)，這樣會造成張力不穩(wěn)，而應(yīng)該采用以速度跟隨為主、PID控制為輔的控制方案。對于MD320來講，只需要設(shè)定兩種頻率源(主速度AI1+PID微調(diào))即可，而微調(diào)的幅度也可以隨意設(shè)定。這樣一來，控制就非常方便。

    本系統(tǒng)的控制方式參見圖1，擠出電機(jī)M1采用無速度傳感器的矢量控制方式，以保證擠出的高轉(zhuǎn)矩和高精度速度控制;牽引電機(jī)M2的速度通過M1的輸出按照牽伸比進(jìn)行信號放大來控制;卷取電機(jī)M3的速度則由牽引電機(jī)M2和浮動輥信號進(jìn)行PID微調(diào)控制。