1、引 言 　　 塑料彩條布作為一種塑料制品，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、包裝、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。它主要以丙烯、聚乙烯為原料，經(jīng)加熱、擠出、刮絲、收卷、編織、涂膜等工序后形成產(chǎn)品。揭陽(yáng)雙鳳復(fù)膜廠主要生產(chǎn)各種規(guī)格彩條布,本文以其彩條布生產(chǎn)線為例，講述其主要生產(chǎn)工藝過(guò)程和生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及相應(yīng)的工作原理，并以康沃變頻器為例，詳細(xì)介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在彩條布生產(chǎn)線中的應(yīng)用。 　　 2、彩條布的生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備 　　 塑料彩條布主要是以丙烯、聚乙烯為原料，經(jīng)螺桿擠出機(jī)擠出成塑料薄膜，塑料薄膜經(jīng)刮絲、加熱牽伸、回縮定型后由收卷機(jī)收卷成錠子，通過(guò)圓織機(jī)將絲線編織成彩條胚布后，送涂膜機(jī)進(jìn)上膠涂覆處理，以提高塑料彩條布的強(qiáng)度、耐磨性和防水性能，其工藝流程如圖1示： [align=center] 彩條布生產(chǎn)工藝流程圖[/align] 3、彩條布生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及電氣控制 　　 由以上彩條布生產(chǎn)工藝知道，其生產(chǎn)線設(shè)備主要由塑料平膜拉絲機(jī)單元、收卷單元、編織單元、涂膜單元等構(gòu)成。以下分別介紹各單元工作原理及其電氣控制方法。 　　 3.1平膜拉絲機(jī)單元 　　 3.1.1平膜拉絲機(jī)單元構(gòu)成 　　 平膜拉絲機(jī)單元是彩條布生產(chǎn)的前道工序，主要是將顆粒原料加熱、擠出成塑料薄膜。塑料薄膜經(jīng)冷卻、刮絲、烘干、牽引拉伸、牽引定型后，由收卷單元進(jìn)行收卷。該廠采用常州成創(chuàng)公司生產(chǎn)的SJ-65/30平膜拉絲機(jī)組，其主要由螺桿擠出機(jī)、冷卻水箱、刮絲裝置、加熱裝置、牽引拉伸與定型等構(gòu)成，設(shè)備如圖2所示。 　　 其中，螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)如下： 　　螺桿直徑 ： 　　ф65 　　平膜寬度 ： 　　700mm 　　 　　螺桿長(zhǎng)徑比： 　　30:1 　　扁絲纖度： 　　600D-2000D 　　 　　螺桿驅(qū)動(dòng)功率： 　　45KW 　　最大擠出量： 　　150kg/h [align=center] 平膜拉絲機(jī)設(shè)備示意圖[/align] 原材料經(jīng)擠出機(jī)融熔擠出成薄膜，經(jīng)水箱冷卻后由刮絲裝置進(jìn)行分絲，絲線由纏繞牽引輥進(jìn)行拉伸、回縮定型。根據(jù)扁絲工藝要求，扁絲一般首先牽伸3～5倍，然后回縮定型約1～2%。本機(jī)組采用三級(jí)牽伸，第一級(jí)牽伸輥與第二級(jí)牽伸輥間實(shí)現(xiàn)加熱拉伸定型，第二級(jí)與第三級(jí)實(shí)現(xiàn)回縮定型，其纏繞牽引加熱裝置示意圖如圖3所示。其中，牽引1、牽引2、牽引3分別通過(guò)三臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由三臺(tái)變頻器控制。根據(jù)工藝要求，可隨時(shí)調(diào)節(jié)兩牽引單元間的速度，實(shí)現(xiàn)絲線適當(dāng)?shù)臓可臁? [align=center] 纏繞牽引加熱裝置結(jié)構(gòu)圖[/align] 3.1.2平膜拉絲機(jī)單元電氣控制 　　 平膜拉絲機(jī)組中，擠出機(jī)及牽引裝置均采用PLC＋變頻器的控制方式。其中，PLC采用三菱FX2N-32MT，變頻器選用康沃G2系列，具體型號(hào)見表1。圖4給出了拉絲機(jī)組的電氣控制示意圖。 　　 表1 拉絲機(jī)單元變頻器選型表 　　傳動(dòng)單元 　　電機(jī)功率 　　變頻器選型 　　控制器 　　 　　平膜擠出機(jī) 　　45KW 　　CVF-G2-4T0450 　　MITSHUBISHI 　　 　　FX2N-32MT 　　牽引1 　　11KW 　　CVF-G2-4T0110B 　　 　　牽引2 　　11KW 　　CVF-G2-4T0110B 　　 　　牽引3 　　7.5KW 　　CVF-G2-4T0075C 　　 擠出機(jī)、牽引1、牽引2和牽引3變頻器的啟動(dòng)和停止通過(guò)PLC控制，各單元調(diào)速信號(hào)由外部電位器給定，根據(jù)工藝要求可隨著調(diào)節(jié)各牽引輥的速度實(shí)現(xiàn)絲線的拉伸及回縮定型，以擠出機(jī)變頻器為例其主要參數(shù)設(shè)定如表2示： [align=center] 拉絲機(jī)組電氣控制示意圖[/align] 表2擠出機(jī)變頻器主要參數(shù)設(shè)定 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含 義 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含 義 　　 　　b-0 　　1 　　中級(jí)運(yùn)行參數(shù) 　　b-1 　　2 　　外部電壓信號(hào)1 　　 　　b-3 　　2 　　外部起動(dòng)信號(hào) 　　b-7 　　30 　　加速時(shí)間 　　 　　L-0 　　0 　　恒轉(zhuǎn)矩曲線 　　L-1 　　5 　　轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 　　 　　L-11 　　1 　　自由停車方式 　　L-34 　　0 　　電壓信號(hào)下限 　　 　　L-35 　　10 　　電壓信號(hào)上限 　　L-49 　　0 　　對(duì)應(yīng)頻率上限 　　 　　L-50 　　50 　　對(duì)應(yīng)頻率上限 　　L-57 　　3 　　載波頻率 　　 牽引輥?zhàn)冾l器控制方式與擠出機(jī)相同，采用外部端子起?？刂坪屯獠侩妷赫{(diào)速方式，其參數(shù)設(shè)定與上表類似。 　　 3.2收卷單元 　　 3.2.1收卷單元構(gòu)成 　　 加熱拉伸、回縮定型后的絲線由收卷機(jī)進(jìn)行分絲卷繞成錠，供給后序編織單元進(jìn)行編織。收卷機(jī)主要由收卷部件、機(jī)架、電氣箱、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及錠子等構(gòu)成，設(shè)備如圖5所示。 　　 [align=center] 收卷機(jī)設(shè)備示意圖[/align] 收卷機(jī)主要由所需要的錠子構(gòu)成，一般有三到五層。圖5所示收卷機(jī)由4層錠子組成（每層75個(gè)，共300個(gè)錠子），每個(gè)錠子由一個(gè)三相220V力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，錠子力矩電機(jī)由一臺(tái)CVF-G2-4T0220變頻器控制。往復(fù)橫動(dòng)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)三相380V異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)一臺(tái)CVF-G2-4T0110變頻器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)擺頻運(yùn)動(dòng)。這樣，可將絲線均勻地繞在筒管上，并使用筒管表面平整，兩端不存在凸層。 　　 3.2.2收卷單元電氣控制 　　 收卷機(jī)的電氣傳動(dòng)主要由錠子電機(jī)與橫動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)構(gòu)成。錠子電機(jī)采用力矩電機(jī)，當(dāng)絲線發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)電流不會(huì)突變，不會(huì)引起電機(jī)燒壞。該生產(chǎn)線收卷機(jī)的錠子力矩電機(jī)采用可控硅控制，電機(jī)運(yùn)行總電流約為44A，電機(jī)電壓約為150V，現(xiàn)采用康沃CVF-G2-4T0220變頻器進(jìn)行改造。圖6為錠子力矩電機(jī)變頻控制示意圖。 [align=center] 錠子力矩電機(jī)變頻控制圖[/align] 收卷機(jī)往復(fù)橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)7.5KW交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用CVF-G2-4T0075變頻器控制。根據(jù)工藝特點(diǎn)，采用變頻器的擺頻控制功能，這樣能實(shí)現(xiàn)絲線均勻平整地繞在筒管上，絲線兩端也不會(huì)出現(xiàn)凸層。通過(guò)外部端子控制變頻器的起停，頻率則通過(guò)擺頻方式設(shè)定，其主要參數(shù)設(shè)定見表3。 　　 表3 收卷機(jī)擺頻變頻器主要參數(shù)設(shè)定 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含義 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含義 　　 　　b-0 　　2 　　高級(jí)運(yùn)行參數(shù) 　　b-1 　　1 　　面板數(shù)字設(shè)定 　　 　　b-3 　　2 　　外部起動(dòng)信號(hào) 　　b-7 　　5 　　加速時(shí)間 　　 　　b-8 　　5 　　減速時(shí)間 　　L-18 　　42 　　擺頻上限 　　 　　L-19 　　38 　　擺頻下限 　　L-20 　　0.5 　　突跳頻率 　　 　　H-14 　　4 　　擺頻功能 　　 3.3彩條布編織單元 　　 絲線卷繞成錠后主要供給編織單元，塑料彩條布的編織目前大部廠家都采用針織圓織機(jī)進(jìn)行編織。根據(jù)織布寬度，圓織機(jī)一般有4梭、6梭、8梭及10梭等幾種，主要由經(jīng)紗支架、其架、編織裝置、牽引輥、卷繞輥等構(gòu)成。其中，編織裝置是圓織機(jī)的主機(jī)部分。編織裝置由電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、分絲機(jī)構(gòu)、推梭機(jī)構(gòu)等組成?，F(xiàn)有生產(chǎn)的新型圓織機(jī)的電氣傳動(dòng)也采用變頻實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。關(guān)于圓織機(jī)工作原理本文不作詳細(xì)敘述。 　　 3.4涂膜成型單元 　　 絲線經(jīng)圓織機(jī)編織成彩條胚布后，需要進(jìn)行涂膜處理。主要是將聚乙烯或聚丙烯為原料塑料薄膜涂覆在彩條布上，使彩條布不漏水、不開膠，同時(shí)提高彩條布的強(qiáng)度和耐磨性，涂覆工作由涂膜機(jī)完成。 　　 3.4.1涂膜機(jī)構(gòu)成 　　 涂膜機(jī)主要由放卷裝置、調(diào)偏裝置、擠壓裝置、擠出機(jī)、冷卻裝置、切邊和收卷裝置等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖如下。 [align=center] 涂膜機(jī)結(jié)構(gòu)圖[/align] 彩條胚布經(jīng)加熱輥3預(yù)熱后，由擠出機(jī)5將融熔的塑料擠出，流到硅膠輥4與冷卻輥6之間的彩條布上，由硅膠輥與冷卻輥擠壓涂覆。其中，冷卻輥為傳動(dòng)輥，采用變頻調(diào)速；硅膠輥為從動(dòng)輥，依靠?jī)砷g的摩擦力帶動(dòng)；收卷輥也采用變頻控制，根據(jù)張力桿位置隨時(shí)調(diào)節(jié)收卷電機(jī)速度。其電氣控制如下所述。 　　 3.4.2涂膜機(jī)電氣控制 　　 涂膜機(jī)電氣控制部分主要有擠出機(jī)螺桿電機(jī)、冷卻輥電機(jī)和收卷輥電機(jī)，各部分均采用變頻調(diào)速。其中，擠出機(jī)變頻控制方法與平膜拉絲機(jī)組中的擠出機(jī)部分相同，這里不再重復(fù)。涂膜機(jī)組中主要是冷卻輥電機(jī)與收卷輥電機(jī)的調(diào)速。根據(jù)工藝要求，隨著收卷卷徑的增大，收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速需要逐漸降低，這樣才能保持線速度一致。由于彩條布收卷對(duì)張力要求不高，冷卻輥與收卷輥間采用一個(gè)張力桿來(lái)實(shí)現(xiàn)恒線速度控制。冷卻輥電機(jī)為22KW、4極異步電機(jī)，收卷輥電機(jī)為11KW、4極異步電機(jī)，分別選用CVF-G2-4T0220和CVF-G2-4T0150變頻器，如圖8所示。 [align=center] 涂膜機(jī)電氣控制圖[/align] 冷卻輥?zhàn)冾l器通過(guò)外部電位器給定調(diào)速信號(hào)，其模擬輸出信號(hào)（0～10V）與張力桿位置反饋信號(hào)（-10V～10V）作為收卷變頻器的調(diào)速給定信號(hào)。采用雙道組合功能，當(dāng)張力桿處于平衡位置上方時(shí)收卷變頻器頻率上升，當(dāng)張力桿處于平衡位置下方時(shí)收卷變頻器頻率下降，從而保持冷卻輥與收卷保持相同線速度運(yùn)行。收卷變頻器主要參數(shù)設(shè)定如表4所示。 　　 表4 收卷電機(jī)變頻主要參數(shù)設(shè)定 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含義 　　主要參數(shù) 　　設(shè)定值 　　含義 　　 　　b-0 　　2 　　高級(jí)運(yùn)行參數(shù) 　　b-1 　　8 　　組合設(shè)定 　　 　　b-3 　　1 　　外部起動(dòng)信號(hào) 　　b-7 　　5 　　加速時(shí)間 　　 　　b-8 　　5 　　減速時(shí)間 　　L-37 　　-10 　　下限電壓2 　　 　　L-38 　　10 　　上限電壓2 　　L-41 　　1 　　雙極性選擇 　　 　　L-42 　　0.5 　　零點(diǎn)滯環(huán) 　　L-56 　　4 　　雙通道疊加 　　 4、調(diào)試注意事項(xiàng) 　　 彩條布生產(chǎn)線由多個(gè)不同單元構(gòu)成，各單元工藝要求不同，因而電氣控制相對(duì)比較復(fù)雜。本生產(chǎn)線大多采用變頻調(diào)速技術(shù)，使用到了變頻器多種控制功能，在調(diào)試時(shí)應(yīng)先熟悉生產(chǎn)工藝控制要求和變頻器相應(yīng)功能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試主要應(yīng)注意以下一些事項(xiàng)。 　　 4.1絲線收卷機(jī)變頻器選型 　　 在選用變頻器時(shí)先要了解各單元負(fù)載的特性，根據(jù)負(fù)載的特性選用適當(dāng)?shù)淖冾l器。該生產(chǎn)線中，收卷機(jī)由原先采用可控硅控制力矩電機(jī)改為變頻器控制，在選用變頻器時(shí)應(yīng)從工作電流、工作電壓兩方面考慮。該收卷機(jī)正常工作時(shí)電流約為44A，電壓約150V，選用三相通用變頻器時(shí)，變頻器的額定電流應(yīng)大于44A，因而這里選用CVF-G2-4T0220變頻器，其輸出功率為22KW，額定電流為45A，過(guò)載能力可達(dá)150%/1分鐘，同時(shí)其V/F曲線中輸出電壓設(shè)定范圍在200V到500V，在這里設(shè)定為220V可滿足要求。 　　 4.2涂膜機(jī)組收卷調(diào)試 　　 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)試變頻器時(shí)一般按“先單后多,先輕后重”原則進(jìn)行，即在生產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試時(shí),先對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行分別調(diào)試，各單元調(diào)試正常后再進(jìn)行多單元聯(lián)調(diào)，先空車調(diào)試正常后再帶負(fù)載調(diào)試。冷卻輥與收卷輥空車調(diào)試時(shí)，可先將張力桿置于中間位置，上下擺動(dòng)張力桿位置，觀察收卷變頻器的頻率變化，可通過(guò)設(shè)定收卷變頻零點(diǎn)滯環(huán)寬度（對(duì)應(yīng)參數(shù)為L(zhǎng)-42）來(lái)確定張力桿不動(dòng)作范圍，以避免剛起動(dòng)時(shí)收卷變頻變化過(guò)快引起的彩條布被過(guò)大拉伸變形?？哲囌{(diào)試完畢后，加彩條布進(jìn)行帶載調(diào)試。這時(shí)應(yīng)觀察彩條布經(jīng)冷卻輥與收卷輥時(shí)之間的松緊程度，根據(jù)收卷輥?zhàn)兓俾蔬m當(dāng)調(diào)整VI2電壓通道的比例，即當(dāng)收卷輥?zhàn)兓龝r(shí)適當(dāng)縮小收卷變頻器L-37和L-38參數(shù)設(shè)定值，同樣當(dāng)收卷輥?zhàn)兓^(guò)快時(shí)相應(yīng)增加其設(shè)定值。由于彩條布收卷對(duì)張力要求不高，可采用給定信號(hào)與張力桿線性疊加方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收卷變頻器控制，其它收卷場(chǎng)合大多要求使用帶張力控制功能的變頻器來(lái)控制。 　　 5、總結(jié) 　　 彩條布是我們生活中常用的塑料制品,其應(yīng)用廣泛,由于變頻調(diào)速技術(shù)的推廣，各種塑料機(jī)械采用變頻調(diào)速技術(shù)后，一方面提高了產(chǎn)品精度、設(shè)備自動(dòng)化控制程度及工作效率，另一方面減少了設(shè)備維修成本，并達(dá)到一定的節(jié)能效果。