一．概述：
某飲料包裝線的套標(biāo)機(jī)傳輸皮帶使用兩臺同步電機(jī)作傳動電機(jī)，用一臺Danfoss VLT5000變頻器內(nèi)置Profibus-DP通訊卡，同時驅(qū)動兩臺同步電機(jī)。由于電機(jī)已經(jīng)使用多年，需要更換。但是原電機(jī)采購成本較高，供貨時間也較長，因此上海津信選擇如下解決方案：
用兩臺Danfoss OGD電機(jī)替換原SSB Duradrive同步電機(jī)，用2臺FC302驅(qū)動器內(nèi)置MCA114 Profibus-DP通訊卡驅(qū)動兩臺OGD電機(jī)，替換原系統(tǒng)的VLT5000變頻器。
二．項目理論分析：
1. 原設(shè)備的設(shè)計原理
套標(biāo)機(jī)輸入側(cè)送瓶使用螺桿推進(jìn)，螺桿推進(jìn)起到分瓶作用；輸出側(cè)送瓶采用傳輸皮帶，傳輸皮帶的線速度比螺桿高，起到拉開間距的作用。為使套標(biāo)準(zhǔn)確，要求傳輸皮帶的轉(zhuǎn)速與分瓶推進(jìn)螺桿的轉(zhuǎn)速保持精確的速度比。分瓶推進(jìn)螺桿上安裝主編碼器，主編碼器信號既用于套標(biāo)又用于傳輸皮帶的速度控制。傳輸皮帶如果用伺服驅(qū)動的話，的確可以做到很精確的速度比控制，但是此處的應(yīng)用不需要伺服級的精度；傳輸皮帶如果用異度電機(jī)驅(qū)動的話，必須要在異步電機(jī)上加裝編碼器，采用電子角度同步控制方式才能保證精確的速比控制；原設(shè)計使用同步電機(jī)加VLT5000變頻器的方案，非常簡單地解決了高精度同步速比控制的問題，因為同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率成嚴(yán)格正比，而VLT5000變頻器輸出頻率又能與脈沖輸入頻率保持嚴(yán)格比例關(guān)系，結(jié)果使傳輸帶的速度與分瓶推進(jìn)螺桿的轉(zhuǎn)速保持高精度速度比例。
通過上面的分析，可知用丹佛斯OGD永磁同步電機(jī)替換原同步電機(jī)是最簡單可行的替換方案。
2. OGD電機(jī)選型
原永磁同步電機(jī)規(guī)格：
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速：3000 RPM
電機(jī)額定功率：1.5kW
可以算出電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為4.8Nm
實測原電機(jī)總減速比約：28.7
設(shè)備額定轉(zhuǎn)速=3000/28.66=104 RPM
設(shè)備額定轉(zhuǎn)矩=4.8×28.7=138Nm
參考OGD電機(jī)選型樣本，OGDSK214K13電機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性如下：
減速比i為14.13，最高輸出轉(zhuǎn)速210rpm，輸出轉(zhuǎn)矩大于140Nm，滿足驅(qū)動要求。
3. 變頻器選型：
OGD電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)為：1.7Nm/A
138Nm需要的驅(qū)動電流：
查閱Danfoss FC302變頻器選型手冊，F(xiàn)C302P2K2T5變頻器額定輸出電流5.6A，與此電機(jī)的驅(qū)動電流相匹配。
三．機(jī)械安裝：
安裝OGD需要按現(xiàn)場條件準(zhǔn)備輔助支架和轉(zhuǎn)動軸，這些附件的機(jī)械尺寸如下圖：
預(yù)先準(zhǔn)備好安裝附件，現(xiàn)場安裝就會非常簡便。
四．升級改造的軟件變動：
由于原系統(tǒng)為1臺變頻器驅(qū)動兩臺同步電機(jī)，改造的系統(tǒng)為兩臺變頻器驅(qū)動兩臺OGD電機(jī)，因此改造的設(shè)計出現(xiàn)兩種方案。
第一種方案，不動PLC程序，一臺FC302做主機(jī)，加裝MCA114 Profibus-DP通訊卡，接入原DP現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。主機(jī)接線圖如下：
另一臺變頻器做從機(jī)，采用丹佛斯特有的脈沖主從控制方式，跟隨主機(jī)輸出。實踐證明此種控制方式生立，兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)速同步性非常好，轉(zhuǎn)速只有很小的誤差。唯一的缺點(diǎn)是從機(jī)的報警狀態(tài)無法被系統(tǒng)檢測到。
為使改造系統(tǒng)完美，在第一種方案試機(jī)成功以后，我們又為客戶設(shè)計了第二套改造方案，將從機(jī)變頻器也加入到DP總線上，
增加了21號站，配置I/O地址為PIB316~323，PQB324~327。程序增加network6，使從機(jī)的控制命令與20號站（主機(jī)）的完全相同。修改原報警程序，合并從機(jī)的報警。程序下載以后系統(tǒng)工作正常。
變頻器主要參數(shù)設(shè)置：
五．改造后運(yùn)行效果：
柜內(nèi)變頻器安裝和現(xiàn)場電機(jī)安裝效果圖：
參考文獻(xiàn)
[1] VLT5000操作說明. MG51A841. Danfoss
[2] FC300編程指南. FC300 Programming Guide. MG33MI02. Danfoss
[3] OGD操作手冊. OGD Operation Instructions. MG75c402. Danfoss
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