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$"’H S$*!A#H\\]在粉煤灰砖压机辅助设备
)))码垛机上的应用
黄鸿杰
福建海源自动化机械设备有限公司"福州#
!摘!!要"本文介绍了西门子公司%#(>Q%U"9$>883通用型变频器在粉煤灰压机中的应用!
并对变频器在码垛机中应用的参数设定做了说明!通过这些设定实现对电动机的精
确控制"
!关键词"$"A b I$&!)#b\\]粉煤灰压机)码垛机
!*+,-./0-"A>3,/.-30213,/434-.;=70-3;4-;->1/::230/-3;4;6!"#$#%!$30.;?/,-1.88334->1 629/,>:.1,,?/0>341**4=3-/2,;?/81,/434,-.70-3;46;.->1,1--345;6->1:/<
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一$引言
随着我国基础设施和房地产的蓬勃发展!对建筑材料的需求也越来越多&传统建楼用的砖大多是红砖!要消耗大量的红土!同时也毁坏了大量的耕地!国家有关部门已禁止红土制砖$利用废煤灰%沙土%石灰等按照一定的配方搅拌均匀!通过液压压机冲压成砖!这是一种新型的环保的建筑材料$福建海源自动化机械股份有限公司率先在国内研发出第一条千吨位粉煤灰压砖机生产线并迅速投放市场"至今已投放市场数百台#$
这条压砖机生产线主要由压机和码垛机两大部分组成!本文主要介绍码垛机部分$码垛机的任务是把压制好的砖从输送带上夹到砖车上!并按照人工智能的模式一层一层往上垒!最高可垒+.层$砖车再把垒好的砖运到蒸压釜内蒸压$码垛机夹砖用的升降变频电机是用%%883变频器来驱动的!与伺服控制比较!这是一种更经济的解决方案$本文讨论%%883在此场合的应用$二$码垛机工艺流程
压砖机每次压制的12块砖由压砖机机械手夹放到输送带上!输送带将12块砖送到码垛机夹砖
机构的夹手下面!再由夹手将12块砖夹放到砖车上!一层一层往上垒!垒到+.层为止$每次夹砖的工艺过程如下)夹手下降夹砖%上升%夹手合拢%上升右行%下降右行%夹手松开放砖%夹手上升%夹手分开%夹手左行回原点等待下一轮夹砖$
码垛机实物图如图+所示$
图+!码垛机
三$系统硬件配置
+*变频电动机功率选择
采用变频电动机l减速机结构&垂直电动机负责整个夹砖机构"含12块砖#的提升力矩!水平电动机负责水平移动的力矩$
+#要求垂直电动机的减速机最大输出转矩)+233&*6&
2#要求水平电动机的减速机最大输出转矩))33&*6&
1#要求每分钟工作8个周期$
公式)电机输出转矩"&*6#h减速机输出转矩:"传动效率]传动比#
电动机功率"MW#h"电机输出转矩]额定转速#:0..3
功率计算参数见表+$
表J)功率计算参数
名称减速机输出转矩转动效率传动比电动机输出转矩电动机额定转速电动机功率单位&*6^=&*6L:6<=MW 垂直+2333*0811+*3++3331*2.
水平)333*010+0*08+3332*30
!!选择)垂直电动机功率为8MW&水平电动机功率为1MW
2*电动机运动位置控制
"+#水平位置控制"最长距离2)3366#
水平变频电动机带动同步带使码垛机夹砖机构水平移动!采用旋转编码器"+328’’>#检测水平移动距离!检测精度为"+.3]1*+8+.:+328h3*8/66#
"2#位置控制"最长距离233366#
垂直变频电动机带动齿条垂直移动!采用旋转编码器"+328’’>#检测垂直移动距离!系统检测精度为"+23]1*+8+.:+328h3*1)66#$考虑砖的垂直叠放过程产生的累积误差!以++366厚的砖为例!理论上叠放+.层的高度为++3]+.h+/.366!实际上砖与砖之间有间隙!实际高度要大于+/.366!考虑到这一误差!垂直定位外加红外距离检测器!实时测量高度!消除上述的累积误差!保证系统的定位精度$
1*控制机构配置
码垛机垂直提升机构和横向行走机构!为两轴控制$这两轴分别定义为)纵向为f轴!横向为[轴$")E133’T(通过’>Q,#O Y"E;’总线的方式来控制变频器%%883!变频器%%883控制变频电机!而位置定位的器件也是通过’>Q,#O Y"将采集到的数据传到’T(的$具体配置如图2所示$
图2!配置
四$系统运行效果分析
垂直电动机是系统中的关键与难点!要提供足够大的力矩%快速的频率提升!以防夹砖机构失控自由落体!并保证码垛机的工作速度$因此变频器采用无编码器的开环矢量控制方式!编码器直
接接到’T(形成速度闭环控制!由’T(直接干预电动机速度!以保证足够的速度与产量$从图中可以看出其工作周期约为+.F!"水平电动机与垂直电动机同时运行不增加工作时间#基本满足设计要求$
垂直电动机实际运行参数曲线如图1所示$
图1!垂直电机实际运行参数
!!注)图中力矩曲线与频率曲线呈倒相关系是为了便于区别!在软件中将力矩曲线倒相!实际上两者是同相的$
五$变频器参数设置及网络通信
+*参数设置见表2$
"+#垂直变频参数设置见表2
表2!垂直变频参数设置表
纵向参数设置
参数设置值说明
’3138173电动机额定电压!单位为)S
’313.+3*.电动机额定电流!单位为)U
’313).*.电动机额定功率!单位为)MW
’31+3.3电动机额定频率!单位为)R g
’31+++8.3电动机额定转速!单位为)L:6<=
’3)33/选择命令源)(Q%链路的通信板"(O#设置
’3)+0//命令和频率设定值的选择)(Q%链路的(O
’+333/频率设定值的选择)(Q%链路的(O的设定值
’+3732最低频率!单位)R g
"续#
纵向参数设置
’+37+.3最高频率!单位)R g
’++233*.斜坡上升时间!单位)F
’++2+3*1斜坡下降时间!单位)F
’+2+.+抱闸制动使能!使能
’+21/+23复合制动电流!单位)d
’+21)1动力制动的工作:停止周期"同时置’+283h3#
’+13323无传感器的矢量控制
!!制动电阻功率%阻值)/30:2MW$
"2#横向变频参数设置见表1
横向参数设置
参数设置值说明
’3138173电动机额定电压!单位为)S
’313.)*0电动机额定电流!单位为)U
’313)1*)电动机额定功率!单位为)MW
’31+3.3电动机额定频率!单位为)R g
’31+++8.3电动机额定转速!单位为)L:6<=
’3)33/选择命令源)(Q%链路的通信板"(O#设置
’3)+0//命令和频率设定值的选择)(Q%链路的(O
’+333/3频率设定值的选择)(Q%链路的(O的设定值
’+3732最低频率!单位)R g
’+37+.3最高频率!单位)R g
’++233*.斜坡上升时间!单位)F
’++2+3*.斜坡下降时间!单位)F
!!制动电阻功率%阻值)/30:+MW$
2*’T(与变频器的通信
通过’>Q,#O Y"从%%883读数据的程序如图8所示!可以读变频器的运行%故障%电流%功率等状态$
!!同样通过’L K C 图8 图. 五$应用体会 %%883是西门子公司的通用型变频器!其传承了西门子公司一贯的风格!功能强大!可设置的参数多!并带有O#(Q技术!极大地满足了对高精度及复杂控制的要求$在码垛机的应用中取得了良好的效果!%%883变频器使用需要系统地去考虑!必须按照标准来做!才能保证起可靠使用及控制精度$ 参考文献 ++,%#(>Q%U"9$>883使用大全$西门子"中国#有限公司自动化与驱动集团$ +2,"9$’)S.*8编程参考手册$西门子"中国#有限公司自动化与驱动集团$