维修电工技师论文2003

国家职业资格全国统一鉴定二级技师论文〔国家职业资格二级〕论文题目：涂层线挤干辊加驱动改造姓名：身份证号：准考证号：所在单位：报考机构：国家职业资格全国统一鉴定〔国家职业资格二级〕二级技师论文题目：涂层线挤干辊加驱动改造编号：涂层线挤干辊加驱动改造摘要：本文讨论了铝板带彩色涂层线清洗段挤干辊与带材的速度不匹配引起的带材外表擦伤。通过将挤干辊驱动由被动辊改改造为主动辊，的改造引出根据涂层线的最大的线速度和挤干混的直径等来选择计算、交流异步电机的选择、变频器的型号，选择与并进行了调试及PLC的编程等知识的运用与实践。本文以碱洗1号槽入口挤干辊传动由被动改为主动为例，分析了电机与变频器的选择应考虑的因素，并进行PLC程序编写，从而解决了带材与挤干辊速度不一致的问题。关键词：交流异步电机变频器PLC1涂层线挤干辊加驱动改造二级技师论文摘要：本文由铝板带彩色涂层线清洗段挤干辊由被动辊改为主动辊的小改造引出的线速度计算、交流异步电机的选择、变频器选择与调试及PLC编程等知识的运用与实践。本文以碱洗1号槽入口挤干辊传动由被动改为加驱动主动为例，文中的论述以及所使用的方法，有缺乏之处或有更好的途径来实现，还望提出珍贵的意见和建议。关建字：交流异步电机变频器PLC涂层线挤干辊加驱动改造涂层线简介铝彩色涂层线一条专门用于食品及饮料铝罐盖及拉环外表涂层的生产线主要是为铝易拉罐盖料外表涂漆的生产线，。它由入口段、入口活套、工艺段、出口活套以及出口段组成。而其中工艺段又分为清洗段、涂覆段、固化炉段。清洗段由碱洗1#槽、碱洗2#槽、碱洗3#槽、碱洗4#槽、酸洗1#槽、去离子水洗1#槽、去离子水洗2#槽、去离子水洗3#槽以及13组挤干辊组成，如图一1所示。碱洗和的作用主要是去除金属外表的污染物，包括铝粉、灰尘、油污；酸洗的作用除清洗金属外表赃物外，也为涂漆提供了一定的外表粗糙度，提高了漆与板带的结合能力；水洗的作用是去除金属外表仍残留的前处理药剂和减少带入下一段的残留处理剂；挤干辊的作用主要是挤干带材外表的水以及为带材提供支撑，带材与挤干辊的速度不一致就会导致带材擦伤。基材的外表的清洗效果以及挤干辊与带材的速度不匹配将对涂层的产品的性能产生重大的影响，涂层线生产速度在30米/分钟至80米/分钟的范围内自由设定，正反单点动和各段联合点动匀为25米/分钟。整条生产线的主驱动分布如图二2所示，入口段由开卷机和1#张力辊组成、入口活套电机、工艺段由2#张力辊、3#张力辊、5#张力辊组成、出口活套电机、出口段由6#张力辊和卷取机组成。控制系统由传动S7-400系统、自动化S7-400系统、燃烧S7-400系统、精涂S7-300系统、蜡涂S7-300系统组成。传动系统作为主系统，其它PLC系统用以太网连接作为从系统。传动系统与传动装置这间采用PROFIBUSDP通讯。作为清洗段上的挤干辊，它的作用主要是为铝板带提供支撑以及排除带材上的积水。图一1清洗段结构示意图注：填充了绿色的是由气缸连接的活动辊，没有填充绿色的是固定的下辊。图二图2涂层线的工作原理示意图注：圆圈内填充绿色的为主驱动。2挤干棍改造的原因在正常生产时，没有驱动装置的挤干辊的上下辊以一定的压力夹住铝板带以隔开各槽的槽液，由铝板带以设定的生产速度拖着挤干辊运转。这样的运转方式必然造成挤干辊的线速度底低于铝板带的线速度，导致挤干辊把铝板带外表擦伤。如果板带的速度与挤干辊的速度不匹配，一旦铝板带外表就会有形成擦伤等缺陷，从而整个铝卷就根本上报废了影响到产品的销售，。为了能生产出合格的产品，我们将清洗段挤干辊下辊必须改造为主动辊且线速度能跟随带材的速度变化而变化，也就是说跟生产线一样能在30米/分钟至80米三、3方案3.1.要求根据以上的情况这次改造的主要要求有两条：a.线速度正反转点动为25米/分钟，生产时线速度在30米/分钟至80米/分钟的范围内自由设定，处理段最高设计速度为b.满足穿带负载，由机械工程师算出的力矩大约为20NM。23.2.方案设想基于以上两个条件确定这次改造的方案，硬件方面选择由变频器带动带测速编码器强制风冷式380V三相交流电动机，电动机带动减速机，减速机带动挤干辊的传动方式。控制方面采用DP通讯，在原有的S7-400系统挂传动置和加控制程序功能块。电气原理图如图三见附图1。图三2.1电机参数计算3.2.1a.电机极对数选择：选择工厂常用的4极机b.电机容量计算：根据公式求电机额定功率。其中，PN为电机额定功率〔KW〕nN为电动机额定转速〔r/min〕TN为电机额定转矩〔NM〕。同步转速为==1500rn1为同步转速nN≈n1=1500r把数代入公式求得PN=3.14KW,安电机有效功率等于80%来算电机容量等于=3.9KW≈4KW。根据计算得到的参数查电机型号表选择YP112M-4的型号,，根本参数如下:额定转速=1420额定功率=4KW功率因数=0.82额定电流=8.7A。23.2.2减速机的减速比选择：根据挤干辊的最大线速度和辊径计算出挤干辊的最大转速〔辊径D=φ260mm〕。n==122.49r/min最大减速比=1420÷122.49=11.59,，选择减速比等于或小于11.59并能与YP112M-4电机匹配的减速机,查减速机型号表选择DLR02-148-M1-R的型号，根本参数如下:输出转速148r/min实际减速比9.7723.3.3a.变频器类型选择根据铝板带生产机械及负载类别，选择矢量控制变频器。它能满足免维护的目标，有高精度转矩控制，可急剧加减速，可与上位计算机连网运行的关键技术并能与上位计算机连网。b.按连续运转的方式计算变频器容量按电动机容量来核定变频器的容量，根据公式k××UM×IM×10-3≤变频器容量〔KW〕。并用k×IM≤变频器额定电流来最终确定是否适用。UM为电动机电压IM为电动机电流k为电流波形补偿系数〔由PWM控制引起，一般取1.05至1.15)把UM=380V、IM=8.7A、k=1.05 代入公式k××UM×IM×10-3求得变频器容量为6KW。按照计算的结果来选择西门子变频器明显不适宜，容量太大了。跟据公式k×IM≤变频器额定电流来算出变频器额定电流大于1.15×8.7=10.005A选择变频器比拟合理。最终选择订货号为6ES7021-0TA61-Z的交流变频调速器具体参数如下：输入电压：DC510-650V输入电流：12.1A额定输出电压：AC380-480V额定输出电流:10.2A最大输出电流:13.9A四、4方案的实施4.1.PLC组态翻开S7-400传动控制程序，进入硬件组态窗口,在右边的硬件目录窗口的文件夹“\PROFIBUSDP\SIMOVERT\MASTERDRIVESCB2\〞将其中的“VectorControlCUVC〞拖放到DP网络上如图四43。在自动翻开的“属性-PROFIBUS接口〞对话框中，设置从站DP地址为51。在自动翻开的“DPSlaveProperties窗口〞对话框中的General选项卡描述项填入1#，具体起止地址采用系统自动分配的地址。在Configuration选项卡里选择PPO5通讯格式如图五54。按以上方法逐一组态所有的装置和ET200远程I/O站。图四43图五544.2.PLC编程翻开S7-400传动工程，进入SIMATIC管理器。分别插入功能块FC1000，注释DP-W，作为PLC数据写入变频器的功能块、功能块FC1001，注释DP-R，作为PLC读取变频器数据的功能块、能块FC1002，注释V-n,作为PLC处理速度设定值转换的功能块，程序如图六65、功能块FC1003，注释r-int，作为PLC处理速度设定值浮点型转换成整型的功能块、功能块FC1004，注释ALARM，作为处理电机冷却风机是否跟随变频器动作的功能块、功能块FC1005，注释c-plc，作为PLC处理变频器输出到电机的实际转速的功能块，程序如图七76、功能块FC1006，注释n-V，作为PLC处理电机转速到挤干辊线速之间的运算功能块，程序如图八87、功能块FC1010，注释1#-CTRL，作为PLC处理1#挤干辊控制功能块、功能块FC1011，注释2#-CTRL，作为PLC处理2#挤干辊控制功能块、直到功能块FC1022，注释13#-CTRL，作为PLC处理13#挤干辊控制功能块。创立挤干辊公共数据块DB999,用来存放各变频器各种经过PLC处理后的反应值及触摸屏用到的各种数据。分别创立13块DB数据块DB1000到DB1012，用来存放PLC与13台变频器通讯的数据，数据内容如图九98A和图九98B。图六65图七76图八87图九98A图九98Ba.PLC发送数据程序翻开FC1000，编写PLC数据写入变频器的程序。直接调用STEP7编程软件系统功能块SFC15〔DWPR-DAT〕来实现，程序如下：CALL"DPWR_DAT"//调用SFC15，将数据打包后发送LADDR:=W#16#660//PZD输出区的起始地址〔1632〕RECORD:=P#DB1000.DBX0.0BYTE20//存放要发送的用户数据的源数据区起始地址及数据长度RET_VAL:=#TEMP1//错误代码NOP0用同样的方法调用SFC15，完成剩下的12个PLC数据写入变频器的程序。b.PLC接收数据程序翻开FC1001，编写PLC读取变频器数据的程序。直接调用STEP7编程软件系统功能块SFC14〔DWRD-DAT〕来实现，程序如下：CALL"DPRD_DAT"//调用SFC14，将接收的数据解包LADDR:=W#16#660//PZD输出区的起始地址〔1632〕RET_VAL:=#TEMP1//错误代码RECORD:=P#DB1000.DBX20.0BYTE20//存放读取的用户数据的目的数据区NOP0用同样的方法调用SFC14，完成剩下的12个PLC读取变频器数据的程序。c.PLC控制程序翻开FC1010，编写1#挤干辊控制程序如下：网络1：控制请求位常1。网络2：快停。网络3：快停时的主设定速度为0。网络4：故障应答。网络5：脉冲使能。网络6：点动正转及设定速度。网络7：点动反转及设定速度。网络8：停止时设定速度0。网络9：读入生产时的设定速度。网络10：速度给定值处理。网络11：反应速度值处理。网络12：实际电流值处理。用同样的方法完成剩下的12个变频器的控制程序。4.3编辑触摸屏程序翻开处理段OS200触摸屏画面程序，翻开变量表，插入需要用到的变量，分别填写变量名称、连接的PLC名称、数据类型、地址和采集周期时间。添加完变量后，保存退出。翻开离散量报警表，插入报警条文，分别填写文本、报警类别、触发位和触发地址。添加完报警条文后，保存退出。在工程的画面下插入画面PRS-DRV3和画面PRS-DRV4。进入画面PRS-DRV3，分别创立1#~6#变频器的分闸按钮、合闸按钮、全局部闸按钮、全部合闸按钮、以及各种反应值的信息显示等，完成后的画面如图十所示完成后的画面如图9所示。进入画面PRS-DRV4，分别创立7#~13#变频器的分闸按钮、合闸按钮以及各种反应值的信息显示等，完成后的画面如图十一所示完成后的画面如图10所示。图十图9图十一图104.4变频器调试4.4通过参数复位到工厂设置，撤消自装置供货后以后的所有参数的变更。操作步骤如下：P053=66允许参数存取，6为允许通过PMU和串行接口变更参数P060=2选择“固定设置〞菜单P366=0PMU控制P970=0启动参数复位，0为参数复位b4.4.2.在变频器参数设置与优化前把电机接好线并脱开负载。参数设置与优化设置如下：P060=5选择“系统设置〞菜单P068=0没有输出滤波器P071=540装置输入电压DC540VP095=10异步/同步电机IEC〔国际标准〕P100=4有测速机的速度控制〔n控制〕P101=380按铭牌输入电机额定电压P102=8.7按铭牌输入电机额定电流P104=0.82按铭牌输入功率因数P107=50按铭牌输入电机额定频率P108=1420按铭牌输入电机额定转速P109=?输入电机极对数(自动计算)P113=25.5按铭牌输入电机额定转矩NmP114=1大扭矩,齿轮传动,大惯量系统P115=1计算电机模型“自动参数设置〞P130=11电机编码器选择脉冲编码器P151=1024脉冲编码器每转的脉冲数P339=0释放边缘调制系统〔FLM〕，选所有系统P340=2.5输入脉冲频率KHzP350=8.7输入所有电流量的参考值AP351=380输入所有电压量的参考值VP352=39.87输入所有频率量的参考值Hz(根据P353自动调整的)P353=1196输入所有转速量的参考值rpm,挤干辊线速度等于100m/min所对应的电机转速P354=20输入所有转矩量的参考值NmP357=1.2输入采样时间T0msP382=1电机冷却主方式,1为强迫风冷P383=80输入电机热时间常数SP384.02=100输入电机负载限制1~300%P452=110输入正向旋转时最大频率或速度%P453=–110%输入反向旋转时最大频率或速度%P060=1回到参数菜单P128=13.05输入最大输出电流A(取1.5倍额定电流)P462=10输入从静止加速到参考频率(P352)的时间(优化后改为3)P463=0输入加速时间P462的单位,0为秒P464=10输入从参考频率(P352)减速静