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1 概述
干白粉是一種粉末狀化工產(chǎn)品， 過去用于成品包裝的干白粉定量包裝秤給料裝置，大多采用電機拖動的雙螺旋給料機。為保證控制系統(tǒng)精度和速度，雙螺旋給料機共有大、小兩級螺旋給料，初始狀態(tài)均處于停止位。 進入自動運行狀態(tài)時，當物料重量達到大給料設定值時停止大給料電機并繼續(xù)保持小給料電機運轉(zhuǎn)，當物料重量達到最終設定值時，關閉小給料電機。 由于干白粉的流動性和螺旋給料機的機械慣性，再加上物料輸送的不均勻，定量包裝秤的動態(tài)精度很難穩(wěn)定控制。 基于上述問題，我們采用變頻器對干白粉定量包裝秤的給料裝置進行了技術改造!將雙螺旋給料機形式改為單螺旋給料機形式，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)構組成
干白粉定量包裝秤為毛重式稱量方式， 結(jié)構組成如圖1 所示：主要由儲料倉、螺旋給料機、截料裝置、稱重夾袋裝置、氣動部分以及電氣控制柜組成。
面粉定量包裝秤 干白粉定量包裝秤
3 主要技術指標及參數(shù)
（1）定量包裝秤的描述
型    號：LCS―40―DL
執(zhí)行標準：Q/01E JH449－1998
準確度等級：R61 X(0.2)
定 量 范 圍：25kg~40kg
稱 量 速 度：4袋/ 分鐘~6分鐘
檢定分度值：10g
工 作 溫 度： -10~+40℃
相 對 濕 度：≤90%(無結(jié)露)
電 源：AC187V ~ 242V;
       AC353.4~406.6V;
功 率 約 ：7kw
氣 源 壓 力：0.5~0.8MPa
耗 氣 量：0.4 m3/min
物 料 名 稱：干白粉
（2）傳感器
型號：B－XG－150G
等級：C3
最大載荷  Emax=150kg
（3）稱重顯示器
型號：XK3210
等級：3級
電源：AC187~242V
4 變頻器的原理及選用
（1）在交流調(diào)速中，交流電機調(diào)速公式為：
n = 60f (1－s)/P
n——電機轉(zhuǎn)速
f——電源頻率
s——轉(zhuǎn)差率
p——電機極對數(shù)
由交流電機調(diào)速公式可知， 改變 f 即可改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。 而異步電動機的實際轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，且隨同步轉(zhuǎn)速而變化，這種通過改變 f實現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過程稱為變頻調(diào)速。
（2）選擇變頻器時，除了根據(jù)電機類別和螺旋給料機的生產(chǎn)效率和驅(qū)動功率外，還應以實際電機電流作為選擇的依據(jù)，電機的額定功率只能作為參考。另外，應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電機的功率因數(shù)和效率變壞。 因此，用變頻器給電機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電機的電流會增加 10%，而溫升會增加 20%。所以在選擇電機和變頻器時， 應考慮到這種情況， 適當留有余量，以防止溫升過高。影響螺旋給料機的使用壽命。
在進行了技術比較后我們選用了SANKEN 公司 IF-4.0 變頻器， 該變頻器采用了先進的驅(qū)動控制技術，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)揮電機的輸出轉(zhuǎn)矩，完全適用于干白粉的定量包裝控制技術要求。
5 變頻調(diào)速的硬件構成
核心部件為IF-4.0K 變頻器和XK3210 稱重顯示控制器。XK3210稱重顯示控制器內(nèi)置簡易PLC，通過簡單的二次編程，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定量包裝秤，其輸出 OUT1（大給料）和 OUT2（小給料）為無電壓繼電器輸出信號，可直接驅(qū)動 IF-4.0K 變頻器的調(diào)速輸入端 FR（1速）2DF（2速）。動力電源線 AC380V 通過空氣開關Q1 接至變頻器R、S、T 端子，螺旋輸送機電機接至變頻器 U、V、W端子。 原則上不要在變頻器和電機之間裝設交流接觸器，否則在變頻器運轉(zhuǎn)中，接觸器啟停引起的過大電流易損壞變頻器。
其中，定量稱重數(shù)據(jù)參數(shù)通過稱重顯示控制器設置，可設置提前量、最終定量值、延時時間等參數(shù)。螺旋給料機給料速度、過流過壓保護等參數(shù)通過變頻器操作面板可方便地調(diào)整。
6 變頻器的控制參數(shù)
變頻器的功能參數(shù)有基本運轉(zhuǎn)功能、加減速設定功能、運轉(zhuǎn)頻率設定功能、保護設定功能、其它調(diào)整功能、多功能端子選擇功能、無速度傳感器選擇功能、任選件功能等，部分參數(shù)設置如下：
7 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)境中工作的其它設備所不能接受的電磁干擾。 變頻器通常運行在一個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)安全和無故障運行。
（1）確?？刂乒裰械脑O備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點或接地母排上。 特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設備要與其共地，同樣也要使用短和粗的導線接地，最好采用在高頻時阻抗較低的扁平導體。
（2）安裝變頻器時，安裝板使用無漆鍍鋅鋼板，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，減少對稱重顯示控制器的影響，變頻器的電機電纜采用屏蔽電纜， 屏蔽層的電導約為每相導線芯電導的10%。
（4）控制電纜使用屏蔽電纜。控制電纜的屏蔽層應直接在變頻器的內(nèi)部接地，另一側(cè)通過高頻小電容接地。 當屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時，也可以將屏蔽層的兩端直接接地。 信號線和它的返回線絞合在一起，能減小感性偶合引起的干擾，絞合越靠近端子越好。 模擬信號的傳輸線使用雙屏蔽的雙絞線。 不同的模擬信號線獨立走線，有各自的屏蔽層，以減少線間的偶合。 數(shù)字信號線使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。
（5）電機電纜獨立于其它電纜走線，同時避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，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，應盡可能使它們垂直交叉走線。
（6） 設計控制柜時要注意EMC 的區(qū)域原則，把不同的設備規(guī)劃在不同的區(qū)域中。 每個區(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。
8 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運行平穩(wěn)，給料均勻，升降速平滑，無機械沖擊，對動態(tài)稱重數(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)保護功能完善。參數(shù)的優(yōu)化可通過人機界面設置修改，且發(fā)生故障后可直接將自診斷的結(jié)果顯示在人機界面上，縮短了檢修時間，大大提高了工作效率。
（2）延長了電動機的使用壽命。由于電動機的啟停電流為額定電流的5~7倍，沖擊轉(zhuǎn)矩很大，影響電機的使用壽命。 變頻啟動是一種軟啟動方式，可避免對電機的機械沖擊，且保護了設備，減少了設備的磨損。 正常使用時，由于電動機轉(zhuǎn)速一般都降至額定轉(zhuǎn)速以下，設備的磨損大大減少。
（3）可靠的保護措施。變頻器通過自身設置的參數(shù)很容易實現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護措施。
（4）控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，電機經(jīng)濟運行，節(jié)能效果明顯。
9 結(jié)束語
采用變頻器后的干白粉定量包裝秤運行平穩(wěn)可靠，定量控制精度高，自投入使用以來取得了良好的效果，操作維修簡單方便，降低了維護費用，達到了系統(tǒng)設計的要求，受到了用戶的好評，并給用戶帶來了良好的經(jīng)濟效益。

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