摘 要：塑料擠出機的原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓條件下熔融、塑化，通過特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品。本文以擠出機改造為例，介紹了多電機變頻控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：變頻器 張力控制 多電機傳動 1 引言 　　塑料擠出機的原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓條件下熔融、塑化，通過特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品。擠出機的傳動以往大多采用直流傳動或電磁調(diào)速控制，前者維護繁雜而且費用巨大，影響設(shè)備的使用效率，后者調(diào)速精度低、產(chǎn)品檔次低，這些都在很大程度上影響了擠出機的發(fā)展。 　　由于交流變頻技術(shù)在我國近幾年得到了突飛猛進的發(fā)展，而且變頻調(diào)速在頻率范圍、動態(tài)響應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差補償、通信功能、智能控制、功率因素、工作效率和使用方便等方面是以往的調(diào)速方式是無法比擬的，所以深受擠出機制造企業(yè)的青睞，在新型的擠出機械中，尤其是塑料機械都采用了高性能的變頻器，同時原有的舊擠出機設(shè)備也將進入新一輪的改造期。 　　本文將主要介紹歐姆龍3G3MZ變頻器在塑料薄膜機械中的應(yīng)用。 　　歐姆龍3G3MZ具有以下獨特優(yōu)勢：開環(huán)矢量控制，實現(xiàn)高精度高轉(zhuǎn)矩。力矩響應(yīng)時間極短，低速度時具有轉(zhuǎn)矩自動提升功能;內(nèi)置EMI噪聲濾波器，有效提高系統(tǒng)可靠性。大幅度降低噪音干擾，避免電磁干擾其他設(shè)備導(dǎo)致誤動作;帶旋鈕的操作器，并可自由移動，使用簡單。 2 擠出機變頻控制系統(tǒng) 　　圖1的塑料薄膜擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，需要速度同步的共有3臺電機，即擠出電機、拉料輥電機、導(dǎo)輥電機互相同步。為實現(xiàn)以上思想，我們采用對擠出電機進行主速度給定，其余的拉料輥電機和導(dǎo)輥電機的同步速度信號分別取自前一電機的實際速度值，并可通過電位器進行速度微調(diào)。如此一來，只要改變擠出電機的速度給定，拉料輥電機和導(dǎo)輥電機的速度也隨之同步變化，而且變化不帶有時滯性。 [align=center] 圖1 塑料薄膜擠出機工作原理[/align] 　　圖2所示為擠出機設(shè)備的變頻控制接線原理，前三臺電機采用3G3MZ變頻器矢量無傳感器開環(huán)速度控制以實現(xiàn)速度同步。其中擠出電機的運行頻率（n2.00）設(shè)定為“2”，即由頻率指令輸入端A1決定速度同步的基準(zhǔn)信號，輸出頻率（n3.03）為擠出電機實際的運行頻率，以此作為速度同步信號給下一臺電機。拉料輥電機和導(dǎo)輥電機的運行頻率（n2.10）設(shè)定為“第一頻率指令+第二頻率指令”，其中A2作為主輸入，A1作為輔助輸入，等效的輸入信號公式為：F=A2+（A1-5）。在這里，A1端子的信號接微調(diào)電位器。一般情況下，電位器信號位于中間位置，即給定為DC 5V，此時CCI的輸入對變頻器的給定不起作用，頻率給定值信號由A2決定。當(dāng)工藝生產(chǎn)上對塑料薄膜的張力需要進行放松或拉緊時，就可對A1值進行上下調(diào)整，頻率也隨著微量調(diào)節(jié)。 　　此種開環(huán)速度控制對于控制塑料薄膜擠出機等機械已經(jīng)足夠，因為歐姆龍3G3MZ變頻器具有很好的電壓線性跟隨性和高抗干擾能力，當(dāng)微調(diào)某一傳動點時，該傳動點后級同步跟隨改變，前級不變。 [align=center] 圖2 擠出機多電機傳動系統(tǒng)接線原理[/align] 　　除了速度同步之外，薄膜收卷的卷取電機也是塑料薄膜擠出機的一個重點，現(xiàn)采用歐姆龍3G3MZ的PID切換來實現(xiàn)，在剛開機的時候，由于卷取部分的張力還沒有建立，這時采用速度同步，即通過多功能端子（s3～s6）來使PID控制失效，此時變頻器的速度指令為導(dǎo)輥電機的輸出同步速度信號。這是因為薄膜卷在剛完成換卷時，由于張力的變化比較大，如果采用PI閉環(huán)控制容易造成較大的超調(diào)量，導(dǎo)致薄膜幅面抖動頻繁，此時如果采用開環(huán)控制就比較具有優(yōu)勢。等收卷部分張力開始建立后，切換到PID控制，其控制框圖如圖3所示。 [align=center] 圖3 擠出機卷取電機的PID控制原理[/align] 　　在圖3的張力PID控制示意圖中，卷取電機的張力實際值，即PID控制反饋值（來自模擬量A1端子）是位于它前面張力輥下張力傳感器的實際值，通過檢測該處的張力情況，來控制卷取電機的速度，從而形成一個張力閉環(huán)。卷取電機的速度加快，則塑料薄膜拉緊，張力的實際值就會上升;相反，速度降低，則塑料薄膜垂，張力的實際值就下降。由于在卷取過程中，卷取的線速度基本與導(dǎo)輥的線速度相同，而卷取的直徑在不斷增加，從而導(dǎo)致卷取電機的實際運行速度在不斷減少，通過張力閉環(huán)控制可以自動調(diào)節(jié)速度的降低情況。 　　在張力設(shè)定中，通過輸入變頻器參數(shù)nA.11即可以將張力控制目標(biāo)值進行設(shè)定，一般根據(jù)塑料薄膜的品種進行選擇合適的控制值。 3 結(jié)束語 　　歐姆龍3G3MZ系列變頻器在擠出機已經(jīng)有了一些成功的案例，其優(yōu)良的性價比、完善的保護措施、科學(xué)的控制原理都進一步提高了擠出機整機設(shè)備的性能，在以后的整機改造或新機型設(shè)計中都具有很好的推廣價值。 參考文獻 　　[1] 歐姆龍公司.歐姆龍3G3MZ變頻器用戶手冊.2007 　　[2] 中信資訊有限公司.塑膠工藝與設(shè)備.2001 作者簡介 　　劉為民 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院06級電氣自動化學(xué)生，主要研究對象為控制與傳動產(chǎn)品的實踐應(yīng)用。 　　李方園（1973-） 男 高級工程師，1995年畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)主要從事自動化控制的教學(xué)和造紙等輕工行業(yè)的科研工作。