1 引言 春城卷煙廠成立1954年，是云南省發展較早的卷煙廠，目前擁有莫林斯、長城、斯慕門公司的多條煙機生產設備，光BE機就有20多臺套，設備普遍使用時間10年以上，煙機內部的各種板件、配套傳動驅動器以及備機、備件基本全部出現過故障，而且很難采購到原配套器件和設備，即使能夠買到，價格和貨期都無法接受，目前各制煙設備均靠維修維持生產運轉，因此產品技術改造和更新勢在必行。由于制煙設備大量使用了變頻器，而變頻器經過10余年的發展，無論是技術指標、功能還都有了長足的發展，且國內訂購非常容易，因此我們決定從各類制煙設備上的配套傳動驅動器著手，利用現有市場上變頻器產品，替代原來的傳動裝置。我們決定首先對小油封機（RC）的主傳動系統進行技術改造。 　　 2 改造設備介紹 德國斯慕門公司（Schmermund）型包裝機組是英國莫林斯（Molins）煙草機械公司生產的卷煙機的后續包裝機，完成對煙支的集合、初裝（內層鋁箔的包裝）、精裝、油封、打包、粘合的全過程。B1機包含三部分：主機（BE）、小油封機（RC）、條盒機（FHZ/NK）。主機完成單支煙裝盒的全過程，然后傳送至小油封機進行玻璃紙的封裝，最后在條盒機上合成為條盒的紙殼包裝，再經傳送帶送到整裝車間進行裝箱、打包出廠。RC系統的情況如下：RC系統配有一臺主驅動電機，電機轉速范圍為1440-1980rpm，拖動有微型槽的皮帶，并拖動園盤，然后拖動齒輪箱，達到350～360包/分的包裝速度，即每轉一周完成一包煙的包裝。同時主傳動還帶動一套凸輪機構，再由直線槽輪帶動八角輪實現往復間歇運動。八角輪每轉動一周有一個光電開關動作，使單板機進行復位控制，這樣周而復始地對每一包煙的表面進行玻璃紙封裝。主驅動電機的速度受控于RC入口光電傳感器,該傳感器檢測煙盒的密集程度并反饋至單板機，單板機自動對輸出到變頻器的模擬電壓（0-8V）進行隨機動態調整，電機將自動跟隨，由詳細工作過程如下: 由主機傳送來的盒煙，源源不斷地傳送到小油封機，小油封機入口處由0.75KW電機拖動皮帶送入，入口有兩個對射光電檢測開關，在煙包擁擠時自動實現對變頻器的減速控制，煙包進入后，經過棘輪對煙包翻轉后轉動放平，油凸輪帶動推桿進行間歇運動，推動八角輪送入一包煙，送紙機構開始進行包裝動作，將煙包上部、底部封裝成形，由于八角輪的間歇轉動，會用烙鐵對測邊自動封口，然后由推桿推出，完成了折角及玻璃紙的全部封裝。由提升塊合成二包一摞，再由推桿推出，在出口處有四八烙鐵進行雙邊封口，至此完成玻璃紙封裝的全過程，送入下道工序――條盒機。 八角輪上部裝有光電開關，對玻璃紙的工作狀態進行檢測，油封紙的傳動是多輪傳動的拉紙機構，有著一系列的過輪，并配有剎車裝置，控制紙的張力。 　　 3 傳動特點和變頻器選型 由上述RC系統描述知：RC用傳動系統雖然應用功能比較簡單，但對傳動的動態性能有較高的要求，要求系統快速跟隨，因此必須選用高性能變頻器才能滿足需求。我們對市場上各知名品牌變頻器的資料進行詳細，并和原配套變頻器進行對比，重點考察變頻器的動態技術指標，最終我們選用了美國艾默生TD3000變頻器。TD3000系列變頻器是艾默生公司開發生產的高性能矢量控制通用變頻器。它具有如下特點： 　　 1. 采用先進的矢量控制算法，對電機磁通電流和轉矩電流的分別進行解耦控制，配合電機參數自動辨識，能實現電機轉矩的快速響應和準確控制，具有極高的穩速精度和快速動態響應，能滿足各類高性能場合的傳動控制要求。 2. 自帶LCD鍵盤,不僅能夠中文顯示運行數據和故障代碼，還能進行參數的拷貝和下載功能，非常方便調試和后期維護， 3. 內置多種功能和豐富的硬件接口 4. 內置RS485接口，通過TDS－PA01總線適配器可以接入符合國際標準的PROFIBUS現場總線控制系統，滿足日后組網要求。 5. 結構緊湊，安裝靈活，滿足原系統對變頻器的尺寸要求，且溫升，適合煙機相對較小的安裝空間 6. 產品滿足IEC61800-3。 　　 以下是TD3000的各項關鍵指標和技術特點 　　 　　 　　 4 系統改造方案 　　 　　 改造系統必要要解決以下問題： 1、首要任務是弄清原系統的工作原理。 　　 2、TD3000變頻器和原系統接口問題，要保證改造后的變頻器和原系統無縫對接。 　　 3、要考慮變頻器對原單板機系統可能存在的EMI問題，（原系統是以是單板機為控制核心，變頻器作為一個重要執行單元。） 圖1就是原RC傳動應用原理圖，電機4.0KW，內帶光電編碼器和電機過熱保護熱敏電阻，變頻器采用閉環矢量控制。這種配置方法在國外常見，而國內非常少，配置價格也較為昂貴，國內配套也相對較難。而且系統要求較快的動態跟隨性能和高穩速精度。由于TD3000變頻器開環矢量無論從動態性能還是穩態精度上都高于原變頻器，因此我們決定先使用開環矢量控制檢驗TD3000的性能，看是否能能滿足系統要求，對于電機保護熱敏電阻，由于TD3000變頻器內部自帶電機過載保護，且RC主電機的工作負荷也較輕，因此這路控制可以完全舍棄。使用TD3000的應用原理圖見圖2： 基本運行參數設置如下： 　　 　　 　　 經過反復修改參數，多次調試，新改造方案終于達到了預期的效果。經過一周的連續生產，證明使用TD3000變頻器開環控制完全可以達到原閉環控制的效果，而且無需進行電機調諧（拆換傳動皮帶非常麻煩），生產效率和原系統完全相同，而且省去了編碼器和電機熱敏保護，對日后的主電機改造打下了良好的基礎。在系統接口上，為了方便日后更換，我們特意設計了專用的接口板，原變頻器接插件可直接插入該接口板，確保了TD3000和原變頻器的快速切換，方便日后生產，減少了因傳動切換導致的時間和經濟損失。 結束語 這次改造是春城卷煙廠進行的一次非常有意義的嘗試，通過這次成功的改造，增強了我們繼續進行后續設備改造的決心，將為春城卷煙廠帶來巨大的經濟效應，在整個卷煙行業將起到示范作用。