1、引 言 　　 塑料彩條布作為一種塑料制品，廣泛用于工業、農業、建筑、包裝、運輸等領域。它主要以丙烯、聚乙烯為原料，經加熱、擠出、刮絲、收卷、編織、涂膜等工序后形成產品。揭陽雙鳳復膜廠主要生產各種規格彩條布,本文以其彩條布生產線為例，講述其主要生產工藝過程和生產線各單元構成及相應的工作原理，并以康沃變頻器為例，詳細介紹了變頻調速技術在彩條布生產線中的應用。 　　 2、彩條布的生產工藝及主要設備 　　 塑料彩條布主要是以丙烯、聚乙烯為原料，經螺桿擠出機擠出成塑料薄膜，塑料薄膜經刮絲、加熱牽伸、回縮定型后由收卷機收卷成錠子，通過圓織機將絲線編織成彩條胚布后，送涂膜機進上膠涂覆處理，以提高塑料彩條布的強度、耐磨性和防水性能，其工藝流程如圖1示： [align=center] 彩條布生產工藝流程圖[/align] 3、彩條布生產線各單元構成及電氣控制 　　 由以上彩條布生產工藝知道，其生產線設備主要由塑料平膜拉絲機單元、收卷單元、編織單元、涂膜單元等構成。以下分別介紹各單元工作原理及其電氣控制方法。 　　 3.1平膜拉絲機單元 　　 3.1.1平膜拉絲機單元構成 　　 平膜拉絲機單元是彩條布生產的前道工序，主要是將顆粒原料加熱、擠出成塑料薄膜。塑料薄膜經冷卻、刮絲、烘干、牽引拉伸、牽引定型后，由收卷單元進行收卷。該廠采用常州成創公司生產的SJ-65/30平膜拉絲機組，其主要由螺桿擠出機、冷卻水箱、刮絲裝置、加熱裝置、牽引拉伸與定型等構成，設備如圖2所示。 　　 其中，螺桿擠出機的主要參數如下： 　　螺桿直徑 ： 　　ф65 　　平膜寬度 ： 　　700mm 　　 　　螺桿長徑比： 　　30:1 　　扁絲纖度： 　　600D-2000D 　　 　　螺桿驅動功率： 　　45KW 　　最大擠出量： 　　150kg/h [align=center] 平膜拉絲機設備示意圖[/align] 原材料經擠出機融熔擠出成薄膜，經水箱冷卻后由刮絲裝置進行分絲，絲線由纏繞牽引輥進行拉伸、回縮定型。根據扁絲工藝要求，扁絲一般首先牽伸3～5倍，然后回縮定型約1～2%。本機組采用三級牽伸，第一級牽伸輥與第二級牽伸輥間實現加熱拉伸定型，第二級與第三級實現回縮定型，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分別通過三臺電機驅動，由三臺變頻器控制。根據工藝要求，可隨時調節兩牽引單元間的速度，實現絲線適當的牽伸。 [align=center] 纏繞牽引加熱裝置結構圖[/align] 3.1.2平膜拉絲機單元電氣控制 　　 平膜拉絲機組中，擠出機及牽引裝置均采用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，具體型號見表1。圖4給出了拉絲機組的電氣控制示意圖。 　　 表1 拉絲機單元變頻器選型表 　　傳動單元 　　電機功率 　　變頻器選型 　　控制器 　　 　　平膜擠出機 　　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、牽引1、牽引2和牽引3變頻器的啟動和停止通過PLC控制，各單元調速信號由外部電位器給定，根據工藝要求可隨著調節各牽引輥的速度實現絲線的拉伸及回縮定型，以擠出機變頻器為例其主要參數設定如表2示： [align=center] 拉絲機組電氣控制示意圖[/align] 表2擠出機變頻器主要參數設定 　　主要參數 　　設定值 　　含 義 　　主要參數 　　設定值 　　含 義 　　 　　b-0 　　1 　　中級運行參數 　　b-1 　　2 　　外部電壓信號1 　　 　　b-3 　　2 　　外部起動信號 　　b-7 　　30 　　加速時間 　　 　　L-0 　　0 　　恒轉矩曲線 　　L-1 　　5 　　轉矩補償 　　 　　L-11 　　1 　　自由停車方式 　　L-34 　　0 　　電壓信號下限 　　 　　L-35 　　10 　　電壓信號上限 　　L-49 　　0 　　對應頻率上限 　　 　　L-50 　　50 　　對應頻率上限 　　L-57 　　3 　　載波頻率 　　 牽引輥變頻器控制方式與擠出機相同，采用外部端子起停控制和外部電壓調速方式，其參數設定與上表類似。 　　 3.2收卷單元 　　 3.2.1收卷單元構成 　　 加熱拉伸、回縮定型后的絲線由收卷機進行分絲卷繞成錠，供給后序編織單元進行編織。收卷機主要由收卷部件、機架、電氣箱、傳動機構及錠子等構成，設備如圖5所示。 　　 [align=center] 收卷機設備示意圖[/align] 收卷機主要由所需要的錠子構成，一般有三到五層。圖5所示收卷機由4層錠子組成（每層75個，共300個錠子），每個錠子由一個三相220V力矩電機驅動，錠子力矩電機由一臺CVF-G2-4T0220變頻器控制。往復橫動機構由一臺三相380V異步電機驅動，并通過一臺CVF-G2-4T0110變頻器驅動實現擺頻運動。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 　　 收卷機的電氣傳動主要由錠子電機與橫動傳動電機構成。錠子電機采用力矩電機，當絲線發生堵轉時電流不會突變，不會引起電機燒壞。該生產線收卷機的錠子力矩電機采用可控硅控制，電機運行總電流約為44A，電機電壓約為150V，現采用康沃CVF-G2-4T0220變頻器進行改造。圖6為錠子力矩電機變頻控制示意圖。 [align=center] 錠子力矩電機變頻控制圖[/align] 收卷機往復橫向傳動機構由一臺7.5KW交流異步電機驅動，采用CVF-G2-4T0075變頻器控制。根據工藝特點，采用變頻器的擺頻控制功能，這樣能實現絲線均勻平整地繞在筒管上，絲線兩端也不會出現凸層。通過外部端子控制變頻器的起停，頻率則通過擺頻方式設定，其主要參數設定見表3。 　　 表3 收卷機擺頻變頻器主要參數設定 　　主要參數 　　設定值 　　含義 　　主要參數 　　設定值 　　含義 　　 　　b-0 　　2 　　高級運行參數 　　b-1 　　1 　　面板數字設定 　　 　　b-3 　　2 　　外部起動信號 　　b-7 　　5 　　加速時間 　　 　　b-8 　　5 　　減速時間 　　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進行編織。根據織布寬度，圓織機一般有4梭、6梭、8梭及10梭等幾種，主要由經紗支架、其架、編織裝置、牽引輥、卷繞輥等構成。其中，編織裝置是圓織機的主機部分。編織裝置由電機、傳動系統、分絲機構、推梭機構等組成。現有生產的新型圓織機的電氣傳動也采用變頻實現無級調速。關于圓織機工作原理本文不作詳細敘述。 　　 3.4涂膜成型單元 　　 絲線經圓織機編織成彩條胚布后，需要進行涂膜處理。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，同時提高彩條布的強度和耐磨性，涂覆工作由涂膜機完成。 　　 3.4.1涂膜機構成 　　 涂膜機主要由放卷裝置、調偏裝置、擠壓裝置、擠出機、冷卻裝置、切邊和收卷裝置等構成，結構圖如下。 [align=center] 涂膜機結構圖[/align] 彩條胚布經加熱輥3預熱后，由擠出機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，冷卻輥為傳動輥，采用變頻調速；硅膠輥為從動輥，依靠兩間的摩擦力帶動；收卷輥也采用變頻控制，根據張力桿位置隨時調節收卷電機速度。其電氣控制如下所述。 　　 3.4.2涂膜機電氣控制 　　 涂膜機電氣控制部分主要有擠出機螺桿電機、冷卻輥電機和收卷輥電機，各部分均采用變頻調速。其中，擠出機變頻控制方法與平膜拉絲機組中的擠出機部分相同，這里不再重復。涂膜機組中主要是冷卻輥電機與收卷輥電機的調速。根據工藝要求，隨著收卷卷徑的增大，收卷電機的轉速需要逐漸降低，這樣才能保持線速度一致。由于彩條布收卷對張力要求不高，冷卻輥與收卷輥間采用一個張力桿來實現恒線速度控制。冷卻輥電機為22KW、4極異步電機，收卷輥電機為11KW、4極異步電機，分別選用CVF-G2-4T0220和CVF-G2-4T0150變頻器，如圖8所示。 [align=center] 涂膜機電氣控制圖[/align] 冷卻輥變頻器通過外部電位器給定調速信號，其模擬輸出信號（0～10V）與張力桿位置反饋信號（-10V～10V）作為收卷變頻器的調速給定信號。采用雙道組合功能，當張力桿處于平衡位置上方時收卷變頻器頻率上升，當張力桿處于平衡位置下方時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行。收卷變頻器主要參數設定如表4所示。 　　 表4 收卷電機變頻主要參數設定 　　主要參數 　　設定值 　　含義 　　主要參數 　　設定值 　　含義 　　 　　b-0 　　2 　　高級運行參數 　　b-1 　　8 　　組合設定 　　 　　b-3 　　1 　　外部起動信號 　　b-7 　　5 　　加速時間 　　 　　b-8 　　5 　　減速時間 　　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 　　零點滯環 　　L-56 　　4 　　雙通道疊加 　　 4、調試注意事項 　　 彩條布生產線由多個不同單元構成，各單元工藝要求不同，因而電氣控制相對比較復雜。本生產線大多采用變頻調速技術，使用到了變頻器多種控制功能，在調試時應先熟悉生產工藝控制要求和變頻器相應功能，根據現場調試主要應注意以下一些事項。 　　 4.1絲線收卷機變頻器選型 　　 在選用變頻器時先要了解各單元負載的特性，根據負載的特性選用適當的變頻器。該生產線中，收卷機由原先采用可控硅控制力矩電機改為變頻器控制，在選用變頻器時應從工作電流、工作電壓兩方面考慮。該收卷機正常工作時電流約為44A，電壓約150V，選用三相通用變頻器時，變頻器的額定電流應大于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，過載能力可達150%/1分鐘，同時其V/F曲線中輸出電壓設定范圍在200V到500V，在這里設定為220V可滿足要求。 　　 4.2涂膜機組收卷調試 　　 根據現場調試經驗，在調試變頻器時一般按“先單后多,先輕后重”原則進行，即在生產線設備調試時,先對各個單元進行分別調試，各單元調試正常后再進行多單元聯調，先空車調試正常后再帶負載調試。冷卻輥與收卷輥空車調試時，可先將張力桿置于中間位置，上下擺動張力桿位置，觀察收卷變頻器的頻率變化，可通過設定收卷變頻零點滯環寬度（對應參數為L-42）來確定張力桿不動作范圍，以避免剛起動時收卷變頻變化過快引起的彩條布被過大拉伸變形。空車調試完畢后，加彩條布進行帶載調試。這時應觀察彩條布經冷卻輥與收卷輥時之間的松緊程度，根據收卷輥變化速率適當調整VI2電壓通道的比例，即當收卷輥變化慢時適當縮小收卷變頻器L-37和L-38參數設定值，同樣當收卷輥變化過快時相應增加其設定值。由于彩條布收卷對張力要求不高，可采用給定信號與張力桿線性疊加方式來實現收卷變頻器控制，其它收卷場合大多要求使用帶張力控制功能的變頻器來控制。 　　 5、總結 　　 彩條布是我們生活中常用的塑料制品,其應用廣泛,由于變頻調速技術的推廣，各種塑料機械采用變頻調速技術后，一方面提高了產品精度、設備自動化控制程度及工作效率，另一方面減少了設備維修成本，并達到一定的節能效果。