1 引言
常用的生产线传动系统有皮带式输送线、滚筒式输送线等，后者又分为电动滚筒式、无动力滚筒式、皮带驱动积放式等。滚筒传送具有整体刚度较好，传送工件种类多，传动组合方便，并且对环境温度、湿度适应性良好等优点，应用非常广泛，特别是在组装加工行业、冶金行业等领域[1]。
滚筒马达是用来驱动滚筒的，通常可以采用马达直接驱动滚筒或经减速器后驱动滚筒的驱动方式，这些滚筒称为主动滚筒，而不由马达直接驱动、起传递作用的滚筒称为被动滚筒。若干个主动滚筒和被动滚筒组合在一起，完成某一工艺要求，称为一个滚筒组，一条完整的生产线传动系统由多个滚筒组组成。
随着交流变频调速技术的发展，用变频器对电动机进行调速控制越来越普遍，使用变频调速有诸多优点，比如可实现软启动、节约电能、稳态精度高、动态响应性能好等优点，再采用plc来作为控制中心，更具有控制简单、使用灵活等优势。
2 变频调速系统设计方案
图1 系统构成略图
一个滚筒组即3台电动机配用一个变频器。
另外，配置一台plc作为控制用。
3 变频器接口的应用
图2是一个无矢量控制的标准型变频器接口图，变频器调频信号电压由plc提供，信号电压范围是0～5v。7、8、9是继电器输出信号，这里用作正常运行指示灯;17、18是集电极开路输出端子，这里用作故障指示灯用，在发生过电流故障时灯亮。
图2 变频器接口的应用
11端是随变频器输出频率变化的电压信号输出端子，0～5v对应的频率范围是0～50hz，所以，可以作为现场速度指示信号。
图2中，故障指示信号也应送到plc，以使plc进行统一控制。
4 变频器及滚筒电机的选用
变频器的选用和一般系统变频器的选用类似，即首先保证变频器的容量大于电动机的容量，还应考虑变频器的额定电流要大于电动机的额定电流。变频器容量选择方法是:
变频器的额定电流值≥k[nimn+n(imdn-imn)]
式中:n—滚筒电动机台数;
imn—滚筒电动机额定电流;
imdn—电动机堵转电流;
n—可能堵转的电动机台数;
k—系数，通常最小取1.1。
其次，选择变频器的类型。由于本滚筒传动系统对稳态精度及动态响应要求不高，可选用无矢量控制的标准型变频器，实际选用的变频器输出频率精度为0.01%×最高频率，附表是某国产变频器的全系列变频器的主要参数表，在目前通用变频器领域中具有一定代表性。在变频器参数设定中，通常选用合适的v/f控制曲线是需要重点考虑的，但是对生产线传动系统这种恒转矩负载来说，最好采用具有恒转矩控制功能的变频器，如果用变频器实现恒转矩调速，必须加大电动机及变频器的容量，以提高低速情况下的转矩[2]。在系统控制方式中，采用无速度传感器的开环控制即可。
由于滚筒电机的特殊性，还有需要注意的地方。首先，相同功率的滚筒电动机比普通笼型异步电动机的额定电流大得多，一般在2倍以上;其次，滚筒电动机可能会发生堵转的情况，一般，滚筒电动机的堵转电流并不大，为其额定电流的3倍左右，但对变频器来说，电流的裕度要求比一般系统大。
滚筒电动机的选择与一般异步电动机的选择相同，但应考虑一些容易出现的问题。由于滚筒电动机多安装在工作台下方，在许多情况下，通风散热不畅通，加上运行在低速下的情况较多，散热能力比额定转速时差，应根据情况另外设置通风冷却装置。还有，由于变频器的输出电压不可避免存在高次谐波，而高次谐波增加了电动机的损耗，所以，对电动机的温升应加以注意。高次谐波也会使电动机噪声增大，不过，实践表明，由于生产线本身噪声更大，所以，通常情况下，噪音问题并不突出。
5 变频器外围设备的选用
为保证变频调速系统正常、可靠地工作，一些外围设备是必不可少的，如图3所示。
避雷器的选用按照供配电系统的三级防雷措施的第三级防雷来选择。
图3 变频器的外围设备
断路器可以选用带漏电保护功能的种类，以保证工位操作者的安全。断路器的选用可以按照供配电系统的一般原则来选取，不过要注意，选择其过载保护特性的时候，应考虑前面提到的电动机堵转电流的问题，通常，这种堵转视为正常，所以断路器应能容许该种情况的出现。
电磁接触器的选择方法与断路器相同。其使用目的是，在断路器断开电源之后，将变频器与电源脱开，以免在外部端子控制下重新供电时变频器自行工作，以保护设备及人员安全。
交流电抗器可以抑制输入电源及电路中的浪涌，并能大大削弱电源电压不平衡对变频器造成的影响。此外，对改善功率因数也有一定作用。 电源滤波器用于抑制或减小电路中的传导干扰。
高频噪声滤波器用于抑制或减小电路中的高频辐射干扰。
直流电抗器作为变频器的专用配件之一，最大的作用是改善功率因数，此外，同交流电抗器类似，可以抑制输入电源及电路中的浪涌，并能大大削弱电源电压不平衡对变频器造成的影响。
制动电阻是必不可少的，因为生产线在运行中，电动机不可避免地频繁起动、制动。在需要对工件进行精确定位的情况下，还需具dc制动功能。
附表 一般通用变频器的主要参数
6 结束语
在生产线传动系统中，由于成本等原因，目前采用气缸作为动力源的系统也比较多。但是，电机变频调速传动系统的使用非常灵活，尤其对比较复杂的系统及多任务系统，系统硬件确定后，不需太大变动，通过改变plc的控制程序、设定变频器的参数等，可以较快地投入使用。
本文关键字：生产线 设计参考，变频技术 - 设计参考
上一篇：变频器的参数功能及设置浅谈
