CN104528612A - 一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路，属于烟草机械技术领域。本发明通过采集了驱动电机变频器的反馈频率信号，增加吸能电阻，抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出方式。本发明通过采用首先由变频器驱动叉臂升降电机，待电机输出扭矩足以克服叉臂的下坠重力时再释放电机抱闸的方法，使叉臂平稳升降，然后再在变频器上外接一件制动吸能电阻来吸收电机停机时的回馈电流，以实现叉臂平稳制动。同时电机抱闸线圈采用双接触器串联驱动的方法，以避免接触器触点粘连时电机抱闸不能可靠制动叉臂。该方法安全可靠，叉臂升降运行、启停平稳无冲击，极大提高设备运行稳定性及操作维修作业时的安全性，能保证烟包垂直叉分机电机抱闸的稳定；能保证烟包垂直叉分机叉臂升降的稳定，进而保证作业安全。

Description

一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路
技术领域
本发明涉及到烟草机械技术领域，具体的说是一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路。
背景技术
烟叶制丝生产加工过程中的烟包真空回潮工序，为提高烟包的回潮效果，在烟包进入真空回潮机前需要将烟框中的烟包叉散，这一过程由真空回潮前端的垂直叉分机完成。当前制丝生产线上使用的垂直叉分机是FT652型，叉臂上下升降运动是由电机通过链条传动来实现的，驱动电机功率为11KW，带制动抱闸，电机使用Danfoss 302型变频器进行调速控制，电机和抱闸控制需协调配合，才能实现叉臂组件平稳升降。当装有烟包的烟框进入叉分机到达叉臂正下方时，叉臂下降插入烟包内部，然后叉臂再分开，将烟包分成三片，最后叉臂提升并合拢，输出烟包，为下一包烟的叉分做好准备。但在驱动电机启动瞬间，电机输出扭矩较小，电机抱闸释放松开后叉臂存在往下掉落的危险。实际生产中的垂直叉分机没有设置专用的锁止装置来制动叉臂，而是使用带抱闸的电机通过减速机驱动叉臂升降。由于叉臂升降时无专用自动控制锁止装置，叉臂部件较重，当当叉臂处于提升高位时，叉臂升降驱动电机在启动瞬间，电机输出扭矩较小，抱闸释放后叉臂存在往下掉落的危险。
发明内容
本发明目的针对垂直叉分机FT652型的控制方法、控制电路在工作时，不能保证作业人员安全的问题，提供一种能实现垂FT652型烟包垂直叉分机叉臂升降安全的控制方法和控制电路。
本发明一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路通过下面技术方案完成：烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，其中，11KW的三相异步电机带制动抱闸，控制方法的特征在于包括步骤：
1) 控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加。
2）与步骤1）同时，PLC控制器连续读取变频器的反馈频率。
3）当反馈频率达到规定值时，控制程序输出抱闸释放信号，11KW的三相异步电机开始转动，进行相应作业。
在叉臂的上升和下降过程中，控制方法都是一样的。
当变频器的反馈频率达到2Hz上时，控制程序输出抱闸释放信号。
一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降其中，11KW的三相异步电机带制动抱闸，控制电路的特征在于变频器上外接一个制动吸能电阻；电机抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出。
变频器上外接一2.6KW的制动吸能电阻。
抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出，当任一接触器触点粘连时，另一接触器不通，确保抱闸对叉臂进行准确制动。
由于垂直叉分机叉臂升降驱动电机刚刚启动时输出扭矩较小，为避免刚启动时叉臂往下掉，本发明所要解决的技术问题是从两方面来消除叉臂下掉的安全隐患，一方面采用变频器首先驱动电机的方法，待电机输出力矩与叉臂下坠重力平衡时再释放电机抱闸，保证叉臂在电机扭矩驱动下平稳上升或下降；同时，在叉臂升降驱动变频器上外接一件制动吸能电阻来吸收电机停机时的回馈电流，以实现叉臂平稳制动。另一方面，当停机状态叉臂处于上升高位后，驱动电机将断电，为保证断电后电机抱闸能可靠抱住叉臂部件，防止叉臂部件往下掉，驱动抱闸线圈的接触器必须及时分断，即接触器触点不得粘连。为实现此目的，驱动抱闸线圈采用双接触器串联输出，当任一接触器触点出现粘连时，另一接触器是断开的，确保抱闸对叉臂进行可靠制动。
发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路与现有技术相比有如下有益效果：
1、能保证烟包垂直叉分机电机电机抱闸的稳定。
2、能保证烟包垂直叉分机叉臂升降的稳定，进而保证了作业安全。
附图说明
下面结合附图和工作过程对本发明一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路的方法技术方案做进一步的描述。
图1 是本发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路的流程示意图。
图2是本发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路的变频器外接制动吸能电阻电路图。
图3是本发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法和控制电路的电机抱闸双接触器接线电路图。
图中：-VF1M307_1：叉臂升降驱动变频器，-QS1M307_1：电源输出隔离开关，-RB：制动吸能电阻，-Q3M307_1：电机抱闸供电空气开关，-K3M307、-K3M307_1：抱闸释放接触器，-YB1.1：叉臂升降电机抱闸，-A1218：PLC控制器输出模块，-A1201：PLC控制器输入模块，-W1M307_1-M1、-W2M307_1-M1、-W3M307_1-M1：动力电缆线。
具体实施方式
本发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，其中，11KW的三相异步电机带制动抱闸，控制方法的特征在于包括步骤：
1）控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加。
2）与步骤1）同时，PLC控制器连续读取变频器的反馈频率。
3）当反馈频率达到规定值时，控制程序输出抱闸释放信号，11KW的三相异步电机开始转动，进行相应作业。
所述的变频器的反馈频率达到2Hz上时，控制程序输出抱闸释放信号。
本发明烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，控制电路的特征在于；变频器上外接一个制动吸能电阻；抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出。
所述的变频器上外接一2.6KW的制动吸能电阻，吸收电机停机时的回馈电流，叉臂制动时产生的感应电动势通过制动电阻形成回路，阻碍磁通的快速变化，实现叉臂平稳减速。
所述的抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出，避免接触器触点粘连时电机抱闸不能准确的制动叉臂，任意一个接触器触点粘连不能分断或者接触器不能正常吸合时，PLC控制器均输出报警信号，同时切断电机驱动电源和电机抱闸电源，电机立即制动，保证叉臂升降的安全性。
实施例：如图1所示，一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，控制方法的特征在于，包括步骤：
1）控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加。
2）与步骤1）同时，PLC控制器连续读取变频器的反馈频率。
3）当反馈频率达到规定值时，控制程序输出抱闸释放信号，11KW的三相异步电机开始转动，进行相应作业。
所述的变频器的反馈频率达到2Hz上时，控制程序输出抱闸释放信号。
如图2、图3、所示，一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，控制电路的特征在于；变频器上外接一个制动吸能电阻；抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出。
所述的变频器上外接一2.6KW的制动吸能电阻，吸收电机停机时的回馈电流，叉臂制动时产生的感应电动势通过制动电阻形成回路，阻碍磁通的快速变化，实现叉臂平稳减速。
所述的抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出，避免接触器触点粘连时电机抱闸不能准确的制动叉臂，任意一个接触器触点粘连不能分断或者接触器不能正常吸合时，PLC控制器均输出报警信号，同时切断电机驱动电源和电机抱闸电源，电机立即制动，保证叉臂升降的安全性。
本发明的控制方法的工作过程如下：当叉臂上升时，控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加，同时PLC控制器连续读取变频器的反馈频率，虽然电机没有运转，但通过电机定子线圈电流的磁感应能检测到反馈频率，当反馈频率达到2Hz以上时，表明电机已具备驱动扭矩，控制程序输出抱闸释放信号，电机抱闸释放后叉臂在变频器扭矩驱动下平稳上升。当叉臂下降时，控制程序同样先输出顺时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加，控制程序检测变频器的反馈频率，当反馈频率达到2Hz以上，电机具备驱动扭矩，控制程序输出抱闸释放信号，叉臂得以平稳下降。
本发明通过控制系统采集变频器的反馈信号，确定电机抱闸的释放时间，保证了作业安全；通过增加制动吸能电阻，提高了电机运动制动的平稳性；通过采用双接触器串联输出的抱闸驱动线圈，确保了抱闸的稳定性。
本发明的控制电路的工作过程如下：叉臂升降电机自带抱闸机构，叉臂升降运动时，PLC控制器向变频器-VF1M307_1输出运行信号和速度信号，变频器在运行信号和速度信号的控制下，将3相380V~AC电源经调压调频控制输出到叉臂升降电机-M1，驱动电机，当电机输出扭矩足以克服叉臂的下坠重力时，PLC控制器输出抱闸释放信号Q419.0和Q419.1到接触器-K3M307和-K3M307_1线圈，两个接触器同时得电吸合，380V ~AC电源经接触器-K3M307和-K3M307_1的主触点输出到电机抱闸，抱闸在电磁能驱动下释放，叉臂在电机驱动下平稳升降，电机升降到位后，抱闸接触器-K3M307和-K3M307_1失电，-K3M307和-K3M307_1主触点同时分断，确保电机抱闸对叉臂准确的制动，电机反电动势产生的电流通过变频器输出到吸能电阻-RB，吸能电阻将该电流转化为热能消耗掉，这样既使电机平稳制动，又避免了制动时的反电动势回馈到电网而对电网电压产生干扰，消除高次谐波。
抱闸接触器-K3M307和-K3M307_1动作信号通过辅助触点输入PLC控制器，PLC控制器自动判断抱闸接触器的动作情况，当任意一个接触器触点粘连不能分断或者接触器不能正常吸合时，PLC控制器输出报警信号，同时切断电机驱动电源和电机抱闸电源，电机立即制动，保证叉臂升降的安全性。
本发明烟包垂直叉分工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到叉臂电机驱动的Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步叉臂电机，电机通过减速机带动叉臂升降。为实现叉臂安全平稳的升降，通过Step7编程软件实现如下的电机控制：
1．当叉臂上升时，控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加，同时PLC控制器连续读取变频器的反馈频率，虽然电机没有运转，但通过电机定子线圈电流的磁感应可检测到反馈频率，当反馈频率达到2Hz以上时，表明电机已具备驱动扭矩，控制程序输出抱闸释放信号，电机抱闸释放后叉臂在变频器扭矩驱动下平稳上升。当叉臂下降时，控制程序同样先输出顺时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加，控制程序检测变频器的反馈频率，当反馈频率达到2Hz以上，电机具备驱动扭矩，控制程序输出抱闸释放信号，叉臂得以平稳下降。
2．由于叉臂组件较重，电机转动惯量较大，叉臂上升或下降到位后，叉臂制动时电机会产生很大的回馈电流，该电流回馈到供电电网后会使电网电压波动，同时造成叉臂制定不平稳。参见图1，为抑制回馈电流对电网的影响，并使叉臂平稳准确的制动，在叉臂升降驱动变频器上外接一件制动吸能电阻来吸收电机停机时的回馈电流，以实现叉臂平稳制动。该制动吸能电阻的参数为：功率2.6KW，电阻值39ΩΜ。
3．当停机状态下叉臂处于提升高位时，电机抱闸必须可靠锁住叉臂部件。参见图2，为防止接触器触点粘连，导致叉臂不能可靠制动，抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出，当任一接触器触点粘连时，另一接触器不通，确保抱闸对叉臂进行可靠制动。
该发明方法用于控制叉臂的平稳升降，防止叉臂在升降过程中失速或失控掉落，同时也可防止停机状态下叉臂处于提升高位时下掉的危险。所述的垂直叉分机叉臂升降时，首先由变频器驱动电机，待电机输出扭矩足以克服叉臂的下坠重力时再释放电机抱闸，使叉臂平稳升降。所述的变频器外接回馈制动电阻，叉臂制动时产生的感应电动势通过制动电阻形成回路，阻碍磁通的快速变化，实现叉臂平稳减速。所述的叉臂驱动电机抱闸采用双接触器串联输出，当停机状态下叉臂处于提升高位时可确保抱闸对叉臂进行可靠制动。

Claims (6)

1.一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降，其中，11KW的三相异步电机带制动抱闸，控制方法的特征在于包括步骤：
1) 控制程序先输出逆时针旋转信号和基础频率信号，控制频率逐渐增加；
2）与步骤1）同时，PLC控制器连续读取变频器的反馈频率；
3）当反馈频率达到规定值时，控制程序输出抱闸释放信号，11KW的三相异步电机开始转动，进行相应作业。
2.根据权利要求书1所述的一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法，其特征在于在叉臂的上升和下降过程中，控制方法都是一样的。
3.根据权利要求书1所述的一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制方法，其特征在于当变频器的反馈频率达到2Hz上时，控制程序输出抱闸释放信号。
4.一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，烟包真空回潮工序使用siemens 416 PLC控制器进行生产控制，PLC控制器通过Profinet总线传输控制信号到Danfoss 302型变频器，由该变频器驱动11KW的三相异步电机，电机通过减速箱带动叉臂升降其中，11KW的三相异步电机带制动抱闸，控制电路的特征在于变频器上外接一个制动吸能电阻；电机抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出。
5.根据权利要求书4所述的一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，其特征在于变频器上外接一2.6KW的制动吸能电阻。
6.根据权利要求书4所述的一种烟包垂直叉分机叉臂升降的安全控制电路，其特征在于抱闸驱动线圈采用双接触器串联输出，当任一接触器触点粘连时，另一接触器不通，确保抱闸对叉臂进行准确制动。
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