1 引言引言春城卷烟厂成立于 1954 年，是云南省发展较早的卷烟厂，目前拥有多条烟机生产设备，设备使用时间普遍超过 10 年，烟机内部的各种板件、配套传动驱动器以及备机、备件几乎都出现过故障，而且采购和更换原配套器件和设备难度较大目前各制烟设备均靠维修维持生产运转，因此产品技术改造和更新势在必行由于制烟设备大量使用了变频器，而变频器的技术指标、功能进步，订购方便，因此我们决定从各类制烟设备上的配套传动驱动器着手，利用现有市场上变频器产品，替代原来的传动装置首先对小油封机(RC)的主传动系统进行技术改造2 小油封机小油封机(RC)主传动系统改造设备介绍主传动系统改造设备介绍德国斯慕门公司(Schmermund)型包装机组是英国莫林斯(Molins)烟草机械公司生产的卷烟机的后续包装机, 完成对烟支的集合、初装(内层铝箔的包装)、精装、油封、打包、粘合的全过程B1 机包含三部分:主机(BE)、小油封机(RC)、条盒机(FHZ/NK)主机完成单支烟装盒的全过程, 然后传送至小油封机进行玻璃纸的封装, 最后在条盒机上合成为条盒的纸壳包装, 再经传送带送到整装车间进行装箱、打包出厂RC 系统的情况如下:RC 系统配有一台主驱动电机，电机转速范围为 1440～1980r/min，拖动有微型槽的皮带，并拖动园盘，然后拖动齿轮箱，达到 350～360 包/min 的包装速度，即每转一周完成一包烟的包装。
同时主传动还带动一套凸轮机构，再由直线槽轮带动八角轮实现往复间歇运动八角轮每转动一周有一个光电开关动作，使单板机进行复位控制，这样周而复始地对每一包烟的表面进行玻璃纸封装主驱动电机的速度受控于 RC 入口光电传感器，该传感器检测烟盒的密集程度并反馈至单板机，单板机自动对输出到变频器的模拟电压(0～8V)进行随机动态调整，电机将自动跟随，其详细工作过程如下:由主机传送来的盒烟，源源不断地传送到小油封机，小油封机入口处由 0.75kW 电机拖动皮带送入，入口有两个对射光电检测开关，在烟包拥挤时自动实现对变频器的减速控制烟包进入后，经过棘轮对烟包翻转后转动放平，油凸轮带动推杆进行间歇运动，推动八角轮送入一包烟，送纸机构开始进行包装动作，将烟包上部、底部封装成形由于八角轮的间歇转动，会用烙铁对测边自动封口，然后由推杆推出，完成了折角及玻璃纸的全部封装由提升块合成二包一摞，再由推杆推出，在出口处有四八烙铁进行双边封口，至此完成玻璃纸封装的全过程，送入下道工序—条盒机八角轮上部装有光电开关，对玻璃纸的工作状态进行检测，油封纸的传动是多轮传动的拉纸机构，有着一系列的过轮，并配有刹车装置用来控制纸的张力。
3 传动特点和变频器选型传动特点和变频器选型由上述 RC 系统描述可知，RC 用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，要求系统快速跟随，因此必须选用高性能变频器才能满足需求根据详细的市场调研，并与原配套变频器进行对比，重点考察变频器的动态技术指标，我们最终选用了美国艾默生 TD3000 变频器TD3000 系列变频器是艾默生公司开发生产的高性能矢量控制通用变频器它具有如下特点:(1) 采用先进的矢量控制算法，对电机磁通电流和转矩电流分别进行解耦控制, 配合电机参数自动辨识，能实现电机转矩的快速响应和准确控制, 具有极高的稳速精度和快速动态响应, 能满足各类高性能场合的传动控制要求;(2) 自带 LCD 键盘，不仅能够中文显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期维护;(3) 内置多种功能和丰富的硬件接口;(4) 内置 RS485 接口，通过 TDS-PA01 总线适配器可以接入符合国际标准的 PROFIBUS 现场总线控制系统，满足日后组网要求;(5) 结构紧凑，安装灵活，满足原系统对变频器的尺寸要求，且温升适合烟机相对较小的安装空间;(5) 产品满足 IEC61800-3。
表 1 为 TD3000 的各项关键指标和技术特点4 系统改造方案系统改造方案改造系统必须解决以下问题:(1) 首要任务是弄清原系统的工作原理2) TD3000 变频器和原系统接口问题，要保证改造后的变频器和原系统无缝对接3) 要考虑变频器对原单板机系统可能存在的 EMI 问题(原系统是以单板机为控制核心，变频器作为一个重要执行单元)表 1 TD3000 的主要技术指标图 1 RC 传动应用原理图图 2 TD3000 的应用原理图RC 主传动采用变频器改造的应用原理图如图 1 所示电机 4.0kW，内带光电编码器和电机过热保护热敏电阻，变频器采用闭环矢量控制这种配置方法在国外常见，而国内非常少，配置价格也较为昂贵，国内配套也相对较难而且系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度由于 TD3000 变频器开环矢量无论从动态性能还是稳态精度上都高于原变频器，因此我们决定先使用开环矢量控制检验 TD3000 的性能，看是否能满足系统要求，对于电机保护热敏电阻，由于 TD3000 变频器内部自带电机过载保护，且 RC 主电机的工作负荷也较轻，因此这路控制可以完全舍弃使用 TD3000 与单板机的连接如图 2 所示。
变频器的基本运行参数设置如表 2 所示表 2 基本运行参数设置经过反复修改参数，多次调试，新改造方案终于达到了预期的效果经过一周的连续生产，证明使用 TD3000 变频器开环控制完全可以达到原闭环控制的效果，而且无需进行电机调谐(拆换传动皮带非常麻烦)，生产效率和原系统完全相同，而且省去了编码器和电机热敏保护，对日后的主电机改造打下了良好的基础在系统接口上, 为了方便日后更换，我们特意设计了专用的接口板, 原变频器接插件可直接插入该接口板, 确保了 TD3000 和原变频器的快速切换，方便日后生产，减少了因传动切换导致的时间和经济损失5 结束语结束语通过这次成功的改造，增强了我们继续进行后续设备改造的决心，将为春城卷烟厂带来巨大的经济效应，在整个卷烟行业将起到示范作用参考文献参考文献 [1] 艾默生网络能源有限公司. TD3000 变频器用户手册[Z].[2] 春城卷烟厂. RC 电路图[Z].作者简介作者简介高 欣(1973-) 男 1995 年毕业于南昌大学物理系应用电子检测专业，现任职于艾默生网络能源有限公司，从事变频器西南片区销售工作。