CN2271779Y - 制瓶机同步传动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种制瓶机同步传动控制装置，由变频器、电动机组成，本实用新型的特征在于：主要包括继电逻辑控制电路、主变频器、辅变频器、多台同步电动机，继电控制逻辑通过触头使主、辅变频器与多台同步电动机相连。本装置具有驱动制瓶机的各分部实现电气无级调速、分部间高精度同步、机械相位调整，结构简单，操作维修方便，运行可靠等优点。

Description

制瓶机同步传动控制装置

一种制瓶机同步传动控制装置，属于制瓶机械控制领域。

制瓶机是一个多分部的机器，基本上由供料机、分料器、转鼓、拨瓶机、输瓶机、逆送机、横向输瓶机等分部组成，玻璃瓶罐的成型过程是由这些分部的相关机构协调动作来完成的。国外行列式制瓶机的多分部电气同步传动控制装置在70年代，多采用可控硅直流电动机同步传动控制装置，直流DC-交流AC机组变频同步传动控制装置，大功率自整角机同步传动控制装置，目前国内的行列式制瓶机电气同步传动调相装置也是使用大功率自整角机控制形式，这种系统基本由发送机组、差动机组、控制柜、多台接受电动机组成，系统中的发送、接受、差动电动机其结构近似三相绕线电动机，其中的发送电动机装在发送机组上，差动电动机装在差动机组上，接受电动机装在制瓶机的各分部上，在发送机组上一台电动机驱动PIV无级变速箱，无级变速箱的出轴带动发送电动机，发送电动机及接受电动机的定子线圈接到三相工频电源上，转子相互并联，这样保持各分部的同步运行，调速是用手柄调PIV无级变速相的变比，调相是把差动机组上的差动电动机接到发送电动机与接受电动机的转子回路中运转来实现，这种装置能实现制瓶机同步传动及机械相位调整，其缺点是结构复杂、占地面积大、噪音大、能耗高、故障率高。目前，国外的数种较先进的同步传动装置是变频器变频交流同步传动装置，基本属于一个变频器带一个电动机的多变频器结构形式，每分部电动机带速度检测反馈等装置，每分部的控制电路设复杂的同步相位控制器，每分部的同步相位控制器接受速度(或电动机转子位置)反馈及机械位置反馈信号，进行速度及相位调节，其输出送给变频器，为了保持分部间的同部及相位，就得不断电校整各分步的速度，致使系统的精度降低，这种系统的电动机、同步控制单元、甚至变频器都是专用件，能较好的实现分部间的同步传动及调相，但存在的主要问题是结构复杂、维修不便、国内使用备品备件跟不上。

本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供一种用于控制行列式制瓶机的各分部实现电气无级调速，分部间高精度同步、机械相位调整，具有单机开/停，停机后再起动记忆原相位，启动/调相无冲击，分部间完善的逻辑互锁保护及过载保护，结构简单，成本低，运行可靠，使用维护方便的制瓶机同步传动控制装置。

本实用新型的目的是采用如下方式来实现的。

该制瓶机同步传动控制装置，由变频器、电动机组成，本实用新型的特征在于：主要包括继电逻辑控制电路、多台同步电动机，一台用于控制制瓶机各分部同步运行的较大容量的变频器(主变频器)，一台用于各分部的启动和调相的小容量的变频器(辅变频器)，继电逻辑控制电路通过触头使主、辅变频器与多台同步电动机相连。

本实用新型的目的还可以采用如下方式来实现：

所述的继电逻辑控制电路主要包括主变频器控制逻辑、辅变频器通电控制逻辑、辅变频器运行控制逻辑，分部电动机控制逻辑、指示灯回路、主回路。

所速的继电逻辑控制电路中主变频器控制逻辑主要由继电器Kz及其常开触头、启动按钮Qz2、停止按钮Qz1组成，继电器Kz的一个常开触头接到主变频器上的FR(正转)及COM端子，也可用其他方式连接。

所述的辅助变频器通电控制逻辑，由接触器Kf及中间继电器Kf1、启动按钮Qf2、停止按钮Qf1及Kf的常开触头组成，Kf的三个主触头接在辅助变频器的电源输入端，Kf的其它辅助触头及中间继电器Kf1的触头接到指示灯回路及各分部控制回路，也可用其他方式连接。

所述的辅助变频器运行控制逻辑，由中间继电器Kx、Ks、Ks1、Ks2、Kq1～Kqi的常开触头、Ky1～Kyi的常开触头组成(其中i＝2、3……)，Kq1～Kqi(其中i＝2、3、……)的常开触头并联与继电器Ks、Ks1、Ks2连接，Ky1～Kyi(其中i＝2、3、……)的常开触头串联与继电器Kx连接、Kx、Ks的一个常开触头并联接入辅助变频器FR(正转)及COM端子，Ks、Ks1的常闭触头与启动按钮Qqi的常开触头串联接到各分部的启动回路，Ks2的常开触头与启动按钮Qqi的常闭触头并联接到各分部的运行回路(其中i＝2、3、……)，也可用其他方式连接。

所述的继电逻辑控制中的每分部电动机控制逻辑电路由启动、运行、停机三级控制，有三个按钮Qqi、Qyi、Qti，两个接触器Kqi、Kyi，热继电器常闭触头KRi，用于互锁的继电器Ks、Ks1、Ks2触头以及接触器Kf的辅助触头、继电器Kf1的触头、继电器Kqi、Kyi的触头组成，热继电器的常闭触头KRi与停止按钮Qti串联再与启动按钮Qqi的常开及常闭触头连接，运行回路：启动按钮Qqi的常闭触头与继电器Ks2的常开触头及继电器Kf1的常闭开触头并联，再与运行按钮Qyi的常开触头连接，运行按钮Qyi的常开触头与运行接触器Kyi的常开触头并联，再连接启动接触器Kqi的常闭触头，接触器Kqi的常闭触头另一端再接到运行接触器Kyi上，启动回路：启动按钮Qqi的常开触头与继电器Ks的常闭触头串联再与启动接触器Kqi的常开触头并联，再与运行按钮Qyi的常闭触头连接，运行按钮Qyi的常闭触头另一端串接运行接触器Kyi的常闭触头，再接到启动接触器Kqi上(其中i＝1、2、3、……)，也可用其他方式连接。

所述的指示灯回路，由指示灯H1～Hi、变压器T、继电器Kz、Kf1、接触器Ky1～Kyi、接触器Kq1～Kqi的常开触头、继电器Kz、Kf1、接触器Ky1～Kyi、接触器Kq1～Kqi的常闭触头组成(其中i＝2、3、……)，也可用其他方式连接。

所述的主回路由主变频器Uz、辅变频器Uf、同步电动机M1～Mi、热继电器KR1～KRi、同步电动机启动接触器触头Kq1～Kqi、同步电动机运行接触器触头Ky1～Kyi、(其中i＝2、3、……)，主变频器运行继电器触头Kz、辅变频器运行继电器触头Ks及Kx、调相按钮Qhx及Qqx组成，每分部同步电动机通过运行接触器触头Kyi与主变频器连接、通过启动接触器触头Kqi与辅变频器连接(其中i＝1、2、3……)。

本实用新型的制瓶机同步传动控制装置与现有技术相比，具有如下优点

1、由于采用了先进的变频技术，设计成双变频器结构形式，采用继电逻辑控制装于制瓶机各分部上的同步电动机按要求连接到主变频器或辅变频器上，驱动制瓶机的各分部实现电气无级调速、分部间高精度同步、机械相位调整。具有单机开/停、停机后再起动记忆原相位，启动/调相无冲击。

2、结构简单、操作方便、占地面积小、无噪音。

3、运行可靠、维护容易、电动机无刷不需维修。

4、功耗低、寿命长。

5、同步精度高、不失步、实现料重一致的控制。

6、完善的互锁逻辑、可靠的保护功能。

图1是本实用新型制瓶机同步传动控制装置结构简图：

图2是本实用新型制瓶机同步传动控制装置电气原理简图；

图3是本实用新型制瓶机同步传动控制装置的继电逻辑控制电路原理图；

图4是本实用新型制瓶机同步传动控制装置的电气原理主回路电路原理图。

图1～4是本实用新型的最佳实施倒，以六分部为例。

图2中：M1～M6电动机，其中M1供料电动机、M2转鼓电动机、M3分料电动机、M4输瓶电动机、M5拨瓶电动机、M6递送电动机。

图3中：H1～H22系统各分部及主/辅变频器工作状态指示灯、Q1三相电源空气自动开关、Q2控制回路断路器开关、Kz控制主变频器运行的继电器、Kf给辅变频器通电接触器、Kf1是与Kf同时动作的中间继电器、Kq1～Kq6启动接触器、Ky1～Ky6运行接触器、Qq1～Qq6启动按扭、Qy1～Qy6运行按扭、Qt1～Qt6停止按钮、KR1～KR6电动机热继电器的保护触头、Ks控制辅变频器运行的继电器、Ks1和Ks2是与Ks同时动作的继电器。

图4中：Uz是主变频器，Uf是辅变频器，变频器上的FR是正转(第一速度)控制端子，2DF是第二速度控制端子，3DF是第三速度控制端子，FRQ是接速度表的端子，COM是公共端，S1、S2转换开关，P1、P2是电压指示表，P3、P4是速度指示表，P5-P10是电动机电流指示表，FN1、FN2是冷却风扇。Qhx、Qqx是手动调相按钮，Kz、Kx、Ks是继电器触头。

下面结合附图对本实用新型的制瓶机同步传动控制装置作进一步详细说明：

本实用新型由继电逻辑控制电路器件、两台变频器、多台同步电动机组成。两台变频器、继电逻辑器件及其指示表装于控制柜中，如图1所示。两台变频器中，一台容量较大(由其所驱动电动机数及电动机容量所决定)以下称为主变频器，另一台容量较小，以下称为辅变频器；主变频器是在启动及调相完成后驱动各分部电动机连续运行。辅变频器主要用于启动及调相。

每分部设计有启动(调相)、运行、停机三级控制，启动(调相)使每分部的一台电动机与辅变频器连接，运行使某分部的电动机与主变频器连接，装于制瓶机上的多台同步电动机在继电逻辑控制电路的控制下连接到主变频器上实现多台电动机同步运行；连接到辅变频器进行启动、启动之后用按钮控制辅变频器上的第二速度和第三速度运行以达到机械相位调整。

本实用新型第一项关键技术是解决了单电动机启动对主变频器的大电流冲击问题。用一台变频器驱动多台同步电动机，可以实现分部间高精度同步运行，并且结构简单，同步可靠。若主变频器在驱动其它分部运行，要再启动一台电动机连接到主变频器上，这时启动冲击电流是该电动机额定电流的7-10倍，这将大大增加主变频器的容量，提高了成本，并且有过大的机械冲击。本实用新型的设计使得在单电动机开机时用辅助变频器的第一速度从静止进行慢加速启动一个电动机，当运行到设定速度时，就切换到主变频器上运行，这种同速同转向的切换冲击电流很小，这样就大大减少了启动冲击电流，也就减少了主变频器的容量，降低了成本。

本实用新型要解决的第二项技术问题是调整制瓶机各分部的机械相位。行列式制瓶机的各分部不但要同步运行，还要求保持一定的相位。本实用新型设计的调相过程是让该分部的电动机转速比其它分部快转或慢转一段时间来实现的，机械相位正确后再与其它分部同步运行。调相的方法是可以在启动过程完成后用辅变频器的第二或第三速度把相位一次性调好。若在各分部都运行了又需要调相，这时逻辑控制辅变频器已有输出，把需调相的分部在运行中切换到辅变频器上运行第二速度和第三速度，调好相位再切换到主变频器上运行。

本实用新型要解决的第三项技术问题是设计了完善可靠的保护逻辑电路。因为每一个分部的启动及调相都要使用辅变频器，这就要确保一个分部的启动和调相而禁止其它分部使用辅变频器，并且一个分部的启动(调相)和运行要互锁。设计了分部间的启动互锁逻辑电路、运行保护逻辑电路、一个分部的启动/运行互锁逻辑电路。

本实用新型的电气原理图逻辑控制部分如图3所示，简述如下：

1、图3所示是继电逻辑控制电路，简述如下：

(1)主变频器控制逻辑：由继电器Kz、启动按钮Qz2、停止按钮Qz1、Kz的常开触头组成，按钮Qz2控制主变频器的启动；按钮Qz1控制主变频器的停止。Kz的一个常开触头接到主变频器上的FR(正转)及COM端子，控制主变频器的运行。

(2)辅助变频器通电控制逻辑：由接触器Kf及中间继电器Kf1、启动按钮Qf2、停上按钮Qf1及Kf的常开触头组成。

Kf是辅助变频器电源通/断控制接触器，Kf的3个主触头接在辅助变频器的电源输入端，Kf的其它辅助触头及继电器Kf1的触头接到指示灯回路及各分部控制回路。接下启动按钮Qf2辅助变频器得电，按下停止按钮Qf1辅助变频器失电。

(3)辅助变频器运行控制逻辑：由中间继电器Kx、Ks、Ks1、Ks2、Kq1-Kq6的常开触头、Ky1-Ky6的常开触头组成。在有任一分部使用辅变频器启动的情况下Kqi(其中i＝1、2、3……6)吸合，Ks2、Ks及Ks1吸合，Ks的常开触头接入辅助变频器的FR (正转)及COM端子，辅助变频器便带电动机启动。此时Ks1及Ks2的常闭触头接到其它各分部的启动回路使这些分部在此时不能启动。Ks2的常开触头与各分部启动按钮Qqi的常闭触头并联接在运行回路，使正在运行的分部不会因误操作而停机。继电器Kx是为运行中调相用，在所有分部都运行的情况下，Kx吸合，Kx的常开触头接辅助变频器FR(正转)及COM端子、辅变频器有设定电压/频率输出，以利于某分部在由主变频器驱动运行时直接切换到辅助变频器上调相。

(4)分部电动机控制逻辑：

每分部的控制逻辑由启动接触器Kqi、运行接触器Kyi、启动按钮Qqi、运行按钮Qyi、停止按钮Qti、电动机的热继电器保护触头KRi(启中(i＝1、2、3……6)、继电器Ks(Ks2、Ks1)、Kf(Kf1)触头组成。Kqi(其中i＝1、2、3……6)是启动/调相控制接触器，Kyi (其中i＝1、2、3……6)是运行控制接触器，按下按钮Qqi(其中i＝1、2、3……6)接通接触器Kqi(其中i＝1、2、3……6)，能把某分部的电动机接到辅变频器上进行启动及调相，按下按钮Qyi接通接触器Kyi把某分部的电动机接到主变频器上同步运行。Kyi与Kqi互锁。Kyi(其中i＝1、2、3……6)回路的使用有2种情况：

在主变频器已运行并且辅变频器通电，先按Qqi，使该分部接到辅助变频器上启动，运行稳定后再按Qyi把该分部电动机切换到主变频器上运行(其中i＝1、2、3……6)。

在主变频器未启动时，直接按Qyi，这时电动机只接上不转，然后按主变频器启动按钮Qz，用主变频器带电动机启动。

本回路Kyi及Kqi的常闭触头起到启动/运行的互锁作用。Ks(Ks2、Ks1)的常闭触头与启动按钮Qyi的常开触头串联使分部间的启动互锁，常开触头与启动按钮Qqi的常闭触头并联以保护运行的分部不被误停机。Kf(Kf1)的常闭与启动按钮Qqi的常闭触头并联是当某分部在运行而需要接到辅变频器上去调相，若辅变频器没通电(Kf常闭点闭合)，使得按钮Qqi无效(其中i＝1、2、3……6)，起到运行保护作用。

(5)指示灯回路：

H1--H22是系统的工作状态指示信号灯，这些灯与相应按钮装在一起，以指示按钮执行的功能。

2、主回路：如图4所示，是在继电逻辑控制下的主/辅变频器与多台同步电动机的连接关系。主变频器的FR(正转)端子由Kz触头控制。辅变频器的FR(正转)端子由Ks及Kx触头控制。只要有启动的分部Ks就吸合，辅变频器就开始输出带动电动机从静止加速启动。若各分部都接到主变频器上开始运行了，Kx吸合，辅变频器就有输出并且与主变频器输出一致，如果某分部有相位差需要调相便可在运行中进行调相。辅变频器上的2DF和3DF端子是第二速度和第三速度端子，手动按钮Qqx是向前调相控制，手动按钮Qhx是向后调相控制。每分部电动机由Kyi(运行)Kqi(启动)(其中i＝1、2、3……6)两组接触器控制，能把电动机接到主变频器或辅变频器输出总线上。

使用时首先调整好主变频器的第一速度、辅变频器的第一速度/第二速度/第三速度、微机控制箱的各项设定参数。辅变频器的第一速度等于主变频器的第一速度，第二速度高于第一速度，第三速度低于第一速度。

系统的操作功能：

合上三相电源开关Q1，主变频器得电；合上控制回路开关Q2，继电控制回路得电；合上风扇开关Q3，本系统控制柜冷却风扇运行。

按下主变频器启动按钮Qz2，Kz吸合，主变频器运行，有三相电输出。按下主变频器停止按钮Qz1，Kz断电，主变频器停止。

按下辅助变频器通电按钮Qf2，接触器Kf及Kf1吸合，助变频器得电。

在主变频器已运行并且辅变频器通电，按下第一分部的启动按钮Qq1，Kq1吸合自保，该分部的电动机与辅变频器的输出线相连。同时Ks、Ks1、Ks2吸合，辅变频器开始有输出带电动机加速运行到设定速度，此时若该分部需要进行相位调整，就按下辅变频器上的调相按钮Qqx或Qhx调相。Ks及Ks1(Ks2)的常闭触头接到其它分部的启动回路，在此时其它分部不能启动。Ks2的常开触头接到其它分部的运行回路，在此时其它分部在运行不会因启动操作而停机。启动和调相都完成后，若主变频器已经运行，按下第一分部的运行按钮Qy1，Ky1吸合自保，该分部的电动机与主变频器的输出线相连。此电动机便在主变频器驱动下运行。若要使本装置在停电后记忆原来的机械相位，可在停机时先停主变频器，而在启动时先开各分部的运行按钮，再开主变频器。

启动一个分部的另一种情况：

在主变频器未启动时，直接按Qyi，这时电动机只接到主变频器上不运转，然后接主变频器启动按钮Qz2，主变频器启动，用主变频器带电动机启动。

其它分部的手动操作过程与第一分部相同。每分部的工作次序：接到辅变频器上启动→接到辅变频器上调相→接到主变频器上运行。在正常工作中是所有分部电动机都接到主变频器上运行。

Claims (8)

1、一种制瓶机同步传动控制装置，由变频器、电动机组成，本实用新型的特征在于：主要包括继电逻辑控制电路、多台同步电动机、主变频器、辅变频器，继电控制逻辑通过触头使主、辅变频器与多台同步电动机相连。

2、按照权利要求1所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的继电控制逻辑主要包括主变频器控制逻辑、辅变频器通电控制逻辑、辅变频器运行控制逻辑，分部电动机控制逻辑、指示灯回路、主回路。

3、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的继电逻辑控制电路中主变频器控制逻辑主要由继电器Kz及其常开触头、启动按钮Qz2、停止按钮Qz1组成，继电器Kz的一个常开触头接到主变频器上的FR(正转)及COM端子。

4、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的辅助变频器通电控制逻辑，由接触器Kf及继电器Kf1、启动按钮Qf2、停止按钮Qf1及Kf的常开触头组成，Kf的三个主触头接在辅助变频器的电源输入端，Kf的其它辅助触头及继电器Kf1的触头接到指示灯回路及各分部控制回路。

5、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的辅助变频器运行控制逻辑，由继电器Kx、Ks、Ks1、Ks2、Kq1～Kqi的常开触头、Ky1～Kyi的常开触头组成(其中i＝2、3……)，Kq1～Kqi (其中i＝2、3、……)的常开触头并联与继电器Ks、Ks1、Ks2连接，Ky1～Kyi(其中i＝2、3、……)的常开触头串联与继电器Kx连接，Kx、ks的一个常开触头并联接入辅助变频器FR(正转)及COM端子，Ks、Ks1的常闭触头与启动按钮Qqi的常开触头串联接到各分部的启动回路，Ks2的常开触头与启动按钮Qqi的常闭触头并联接到各分部的运行回路(其中i＝1、2、3、……)。

6、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的继电逻辑控制电路中的每分部电动机控制逻辑电路有启动、运行、停机三级控制，有三个按钮Qqi、Qyi、Qti，两个接触器Kqi、Kyi，热继电器常闭触头KRi，用于互锁的继电器Ks、Ks1、Ks2触头以及接触器Kf的辅助触头、继电器Kf1的触头、继电器Kqi、Kyi的触头组成，热继电器的常闭触头KRi与停止按钮Qti串联再与启动按钮Qqi的常开及常闭触头连接，运行回路启动按钮Qqi的常闭触头与继电器Ks2的常开触头及继电器Kf1的常闭触头并联，再与运行按钮Qyi的常开触头连接，运行按钮Qyi的常开触头与运行接触器Kyi的常开触头并联，再连接启动接触器Kqi的常闭触头，接触器Kqi的常闭触头另一端再接到运行接触器Kyi上，启动回路：启动按钮Qqi的常开触头与继电器Ks(Ks2)的常闭触头串联再与启动接触器Kqi的常开触头并联，再与运行按钮Qyi的常闭触头连接，运行按钮Qyi的常闭触头另一端串接运行接触器Kyi的常闭触头，再接到启动接触器Kqi上(其中的i＝1、2、3、……)。

7、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的指示灯回路，由指示灯H1～Hi、变压器T、继电器Kz、Kf1、接触器Ky1～Kyi、接触器Kq1～Kqi的常开触头、继电器Kz、Kf1、接触器Ky1～Kyi、接触器Kq1～Kqi的常闭触头组成(其中i＝2、3、……)。

8、按照权利要求1、2所述的制瓶机同步传动控制装置，其特征在于：所述的主回路由主变频器Uz、辅变频器Uf、同步电动机M1～Mi、热继电器KR1～KRi、同步电动机启动接触器触头Kq1～Kqi、同步电动机运行接触器触头Ky1～Kyi(其中i＝2、3、……)、主变频器运行继电器触头Kz、辅变频器运行继电器触头Ks及Kx、调相按钮Qhx及Qqx组成，每分部同步电动机通过运行接触器触头Kyi与主变频器连接、通过启动接触器触头Kqi与辅变频器连接(其中i＝1、2、3……)。

Images