西门子MM440变频器在造纸厂拉伸膜包装机上的应用

MM440变频器是MICROMASTER系列变频器的典型产品，具有很高的运行可靠性和功能多样性。由于生产工艺的需求，很多机械设备要求在不同生产阶段以不同的转速运行，此时多段速频率控制方式就显得非常重要。本文介绍了基于西门子PLC的MM440变频器多段速固定频率控制方式在拉伸膜包装机上的应用进行一定的分析与探讨。

关键词：变频器；多段速频率控制；PLC

中图分类号：TB486；TN773 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0091-01

1 系统概述

拉伸膜包装机安装于造纸车间成品工段，对生产出来的纸卷用PE拉伸膜包装做为外包装。拉伸膜包装机机械结构包括：纸卷驱动辊、移动小车、引膜机构、施胶系统、切刀装置、换膜机构、送膜机构。由于拉伸膜包装机在施胶、纸卷包膜、下纸等生产过程中要求机械设备以不同的转速运行，整個包装过程要求频繁地调整设备运转速度，因此拉伸膜包装机系统使用了西门子MM440变频器的多段速固定频率控制方式，既实现了现场生产工艺的要求，又提升了生产效率。

2 系统配置

本系统使用6台MM440变频器，7台三相异步电机，PLC使用西门子S7-300，信号传输模块使用西门子32位数字量输入/输出模块，控制柜内装配断路器、熔断器、交流接触器。此外由于纸卷惯量较大，为了使电机可以平稳地快速停止，每台变频器须外接一个制动电阻实现耗能制动。

3 电气原理图

电气原理如图1所示。

4 系统原理

4.1 工作原理

以MM440变频器对拉伸膜包装机的纸卷驱动辊电机进行多段速固定频率控制为例，当纸卷送达拉伸膜包装机底部的驱动辊上后，驱动辊带动纸卷旋转，拉伸膜包装机即开始对纸卷包装，包装过程中各阶段要求变频器输出不同的频率。各阶段要求如下：1）由于在开始包膜时要求驱动辊不能旋转太快，否则PE膜容易脱落，该阶段要求驱动辊变频器以5Hz低频率输出。2）当薄膜包住纸卷一圈后，为了提高生产效率，该阶段要求驱动辊提高转速，变频器以49.4Hz高频率输出。3）降速停车阶段，为了避免降速时出现薄膜打皱或者因纸卷旋转惯性导致薄膜脱落，该阶段要求驱动辊变频器以15Hz频率输出，直到完成包装后变频器停止输出。

纸卷驱动辊电机的三种输出频率设定如下：

速度1：变频器输出频率设定为5Hz，电机转速150rev/min；

速度2：变频器输出频率设定为49.4Hz，电机转速1481rev/min；

速度3：变频器输出频率设定为15Hz，电机转速450rev/min；

上述电机转速计算公式：N=60*f/p。

4.2 控制原理

基于变频器上的端子所对应的参数决定了端子的功能，首先通过变频器参数P701～P704将变频器的5#、6#、7#、8#（DIN1、DIN2、DIN3、DIN4）数字量输入端子的功能设置为“二进制编码选择+启动命令”，其次通过参数P1001～P1015在变频器中预设15种固定频率，最终通过变频器DIN1、DIN2、DIN3、DIN4开关的通、断组合来选择变频器的输出频率。当生产工艺要求更改变频器输出频率时，该指令经过PLC逻辑运算，此时PLC基于8421BCD码经过信号传输模块发出控制电信号给变频器的数字量输入端子。PLC通过不同的组合方式给变频器的DIN1～DIN4提供高电位以激活端子，即通过DIN1～DIN4开关的通、断组合来选择变频器输出哪一种固定频率。例如：（1）当PLC给DIN1、DIN2、DIN3、DIN4输出二进制编码为“1100”时，则变频器基于二进制编码输出频率为15种固定频率中的第3种固定频率。（2）当PLC输出二进制编码为“1110”时，则变频器输出频率为第7种固定频率。（3）当PL输出二进制编码为“1111”时，则变频器输出频率为第15种固定频率。同理，变频器中设定的15种固定频率均可通过PLC发送控制电信号给变频器的DIN1～DIN4，使其开关通、断组合来选择输出频率。

5 变频器的主要调节参数

P304=400，P305=8.3，P307=4，P310=50，P311=1455，P700=2，P701=17，P702=17，P703=17，P704=17，P704=17，P1000=3，P1003=5，P1007=15，P1015=49。

6 结语

本文所述拉伸膜包装机使用MM440变频器的二进制编码固定频率控制方式是MM440变频器主要的多段速控制方式，并已广泛地应用于轻、重工业生产系统的设计中。MM440变频器的多段速固定频率控制功能不仅实现了纸卷包装现场工艺的要求，也提高了设备的自动化程度，给企业带来了很大的经济效益。