1、引言

    干白粉是一種粉末狀化工產(chǎn)品，過(guò)去用于成品包裝的干白粉定量包裝秤給料裝置，大多采用電機(jī)拖動(dòng)的雙螺旋給料機(jī)。為保證控制系統(tǒng)精度和速度，雙螺旋給料機(jī)共有大、小兩級(jí)螺旋給料，初始狀態(tài)均處于停止位。進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)物料重量達(dá)到大給料設(shè)定值時(shí)停止大給料電機(jī)并繼續(xù)保持小給料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉小給料電機(jī)。由于干白粉的流動(dòng)性和螺旋給料機(jī)的機(jī)械慣性，再加上物料輸送的不均勻，定量包裝秤的動(dòng)態(tài)精度很難穩(wěn)定控制。基于上述問(wèn)題，我們采用變頻器對(duì)干白粉定量包裝秤的給料裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，將雙螺旋給料機(jī)形式改為單螺旋給料機(jī)形式，即降低了生產(chǎn)成本，又提高了干白粉定量包裝秤的性能。

    2、干白粉定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成 

   干白粉定量包裝秤為毛重式稱(chēng)量方式，結(jié)構(gòu)組成如圖1所示：主要由儲(chǔ)料倉(cāng)、螺旋給料機(jī)、截料裝置、稱(chēng)重夾袋裝置、氣動(dòng)部分以及電氣控制柜組成。

    3、變頻器的選用 

    選擇變頻器時(shí)，除了根據(jù)電機(jī)類(lèi)別和螺旋給料機(jī)的生產(chǎn)效率和驅(qū)動(dòng)功率外，還應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流作為選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次偕波，會(huì)使電機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%。所以在選擇電機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過(guò)高，影響螺旋給料機(jī)的使用壽命。
    在進(jìn)行了技術(shù)比較后我們選用了SANKEN公司IF-4.0K變頻器，該變頻器采用了先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，是一種低噪音高性能的變頻器，具有最佳控制電壓和電流矢量，可以最大限度地發(fā)揮電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，完全適用于干白粉的定量包裝控制技術(shù)要求。

    4、變頻調(diào)速的硬件構(gòu)成 

    電氣原理圖如圖2所示，核心部件為IF-4.0K變頻器和XK3210稱(chēng)重顯示控制器。XK3210稱(chēng)重顯示控制器內(nèi)置簡(jiǎn)易PLC，通過(guò)簡(jiǎn)單的二次編程，可完成定量包裝秤的基本控制功能，適用于凈重式和毛重式等定量包裝秤，其輸出OUT1(大給料)和OUT2(小給料)為無(wú)電壓繼電器輸出信號(hào)，可直接驅(qū)動(dòng)IF-4.0K變頻器的調(diào)速輸入端FR(1速)2DF(2速)。動(dòng)力電源線AC380V通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)Q1接至變頻器R、S、T端子，螺旋輸送機(jī)電機(jī)接至變頻器U、V、W端子。原則上不要在變頻器和電機(jī)之間裝設(shè)交流接觸器，否則在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)中，接觸器啟停引起的過(guò)大電流易損壞變頻器。 

    其中，定量稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)參數(shù)通過(guò)稱(chēng)重顯示控制器設(shè)置，可設(shè)置提前量、最終定量值、延時(shí)時(shí)間等參數(shù)。螺旋給料機(jī)給料速度、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)等參數(shù)通過(guò)變頻器操作面板可方便地調(diào)整。 

    5、變頻器的控制參數(shù)

    變頻器的功能參數(shù)有基本運(yùn)轉(zhuǎn)功能、加減速設(shè)定功能、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率設(shè)定功能、保護(hù)設(shè)定功能、其它調(diào)整功能、多功能端子選擇功能、無(wú)速度傳感器選擇功能、任選件功能等，部分參數(shù)設(shè)置如附表所示。

   6、減小EMC影響的主要措施

    EMC即“電磁兼容性”，它主要是指電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中良好的工作能力，并且不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其它設(shè)備所不能接受的電磁干擾。變頻器通常運(yùn)行在一個(gè)可能存在較高的電磁干擾(EMI)工業(yè)環(huán)境中，好的安裝可確保變頻器和定量包裝控制系統(tǒng)安全和無(wú)故障運(yùn)行。 
    (1) 確保控制柜中的設(shè)備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點(diǎn)或接地母排上。特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設(shè)備要與其共地，同樣也要使用短和粗的導(dǎo)線接地，最好采用在高頻時(shí)阻抗較低的扁平導(dǎo)體。 
    (2) 安裝變頻器時(shí)，安裝板使用無(wú)漆鍍鋅鋼板，以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接。 
    (3) 為有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)，減少對(duì)稱(chēng)重顯示控制器的影響，變頻器的電機(jī)電纜采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導(dǎo)約為每相導(dǎo)線芯電導(dǎo)的10%。 
    (4) 控制電纜使用屏蔽電纜。控制電纜的屏蔽層應(yīng)直接在變頻器的內(nèi)部接 
    地，另一側(cè)通過(guò)高頻小電容接地。當(dāng)屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時(shí)，也可以將屏蔽層的兩端直接接地。信號(hào)線和它的返回線絞合在一起，能減小感性耦合引起的干擾，絞合越靠近端子越好。模擬信號(hào)的傳輸線使用雙屏蔽的雙絞線。不同的模擬信號(hào)線獨(dú)立走線，有各自的屏蔽層，以減少線間的耦合。數(shù)字信號(hào)線使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。 
    (5) 電機(jī)電纜獨(dú)立于其它電纜走線，同時(shí)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們垂直交叉走線。 
    (6) 設(shè)計(jì)控制柜時(shí)要注意EMC的區(qū)域原則，把不同的設(shè)備規(guī)劃在不同的區(qū)域中。每個(gè)區(qū)域?qū)υ肼暤陌l(fā)射和抗擾度有不同的要求，區(qū)域在空間上用金屬殼或在柜體內(nèi)用接地隔板隔離。

   7、變頻器的使用效果 

    采用變頻器后，干白粉定量包裝秤的螺旋給料機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，給料均勻，升降速平滑，無(wú)機(jī)械沖擊，對(duì)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)影響很小。主要表現(xiàn)在以下方面： 
    (1) 變頻給料裝置精度高，系統(tǒng)保護(hù)功能完善。參數(shù)的優(yōu)化可通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置修改，且發(fā)生故障后可直接將自診斷的結(jié)果顯示在人機(jī)界面上，縮短了檢修時(shí)間，大大提高了工作效率。 
    (2) 延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命。由于電動(dòng)機(jī)的啟停電流為額定電流的5~7倍，沖擊轉(zhuǎn)矩很大，影響電機(jī)的使用壽命。變頻啟動(dòng)是一種軟啟動(dòng)方式，可避免對(duì)電機(jī)的機(jī)械沖擊，且保護(hù)了設(shè)備，減少了設(shè)備的磨損。正常使用時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般都降至額定轉(zhuǎn)速以下，設(shè)備的磨損大大減少。 
    (3) 可靠的保護(hù)措施。變頻器通過(guò)自身設(shè)置的參數(shù)很容易實(shí)現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓、欠壓等保護(hù)措施。 
    (4) 控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,節(jié)能效果明顯。

    8、結(jié)束語(yǔ) 
    采用變頻器后的干白粉定量包裝秤運(yùn)行平穩(wěn)可靠，定量控制精度高，自投入使用以來(lái)取得了良好的效果，操作維修簡(jiǎn)單方便，降低了維護(hù)費(fèi)用，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，受到了用戶(hù)的好評(píng)，并帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。