1 引言
塑料彩條布作為一種塑料制品廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、包裝、運輸?shù)阮I(lǐng)域，塑料彩條布主要是以丙烯、聚乙烯為原料，經(jīng)加熱、擠出、剖絲、收卷、編織、涂膜后形成，揭陽雙鳳復(fù)膜廠主要生產(chǎn)各種規(guī)格彩條布,本文以其彩條布生產(chǎn)線為例，講述了塑料彩條布的主要生產(chǎn)工藝過程和生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及工作原理，并以康沃變頻器為例詳細(xì)介紹了變頻調(diào)試技術(shù)在彩條布生產(chǎn)線中的應(yīng)用。

2 彩條布的生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備
塑料彩條布主要是以丙烯、聚乙烯為原料，經(jīng)螺桿擠出機(jī)擠出成塑料薄膜，塑料薄膜經(jīng)刮絲、加熱牽伸、回縮定型后由收卷機(jī)收卷成錠子，通過圓織機(jī)將絲線編織成彩條胚布后送涂膜機(jī)進(jìn)上膠涂復(fù)處理，以提高塑料彩條布的強(qiáng)度、耐磨性和防水性能，其工藝流程如圖1所示。

圖1 彩條布生產(chǎn)工藝流程圖
3 彩條布生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及電氣控制
由以上彩條布生產(chǎn)工藝知道，其生產(chǎn)線設(shè)備主要有塑料平膜拉絲機(jī)單元、收卷單元、編織單元、涂膜單元等構(gòu)成，以下分別介紹各單元工作原理及其電氣控制系統(tǒng)。
3.1 平膜拉絲機(jī)單元
(1) 平膜拉絲機(jī)單元構(gòu)成
平膜拉絲機(jī)單元是彩條布生產(chǎn)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(jīng)冷卻、刮絲、烘干、牽引拉伸、牽引定型后由收卷單元進(jìn)行收卷，該廠采用常州成創(chuàng)公司生產(chǎn)的sj-65/30平膜拉絲機(jī)組，其主要由螺桿擠出機(jī)、冷卻水箱、刮絲裝置、加熱裝置、牽引拉伸與定型等構(gòu)成，設(shè)備圖2所示。

圖2 平膜拉絲機(jī)設(shè)備示意圖
其中薄膜擠出機(jī)采用螺桿擠出機(jī)，主要參數(shù)如表1所示。
表1 螺桿擠出機(jī)主要參數(shù)

原材料經(jīng)擠出機(jī)融熔擠出成薄膜，經(jīng)水箱冷卻后由刮絲裝置進(jìn)行分絲，絲線由纏繞牽引輥進(jìn)行拉伸、回縮定型，根據(jù)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(jī)組采用三道牽伸，第一道牽伸輥與第二道牽伸輥間加熱拉伸定型，第二道與第三實現(xiàn)回縮定型，其裝置示意圖如圖3所示。

圖3 纏繞牽引加熱裝置結(jié)構(gòu)圖
其中牽引1、牽引2、牽引3通過三臺電機(jī)分別驅(qū)動,由三臺變頻器控制,根據(jù)工藝要求可隨時調(diào)節(jié)兩牽引單元間的速度實現(xiàn)絲線的牽伸要求。
(2) 平膜拉絲機(jī)單元電氣控制系統(tǒng)
平膜拉絲機(jī)組中擠出機(jī)及牽引裝置均采用plc+變頻器控制方式，plc采用三菱fx2n-32mt，變頻器選用康沃g2系列，見表2所示。
表2 拉絲機(jī)單元變頻器選型表

其電氣控制示意如圖4所示。

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圖4 拉絲機(jī)組電氣控制示意圖
擠出機(jī)、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(diào)速信號由外部電位器給定，根據(jù)工藝要求可隨著調(diào)節(jié)各牽引輥的速度實現(xiàn)絲線的拉伸及回縮定型，以擠出機(jī)變頻器為例其主要參數(shù)設(shè)定如表3示。
表3 擠出機(jī)變頻器主要參數(shù)設(shè)定

牽引輥變頻器控制方式與擠出機(jī)相同，采用外部端子啟、?？刂坪屯獠侩妷赫{(diào)速，其參數(shù)設(shè)定與上類似。
3.2 收卷單元
(1) 收卷單元構(gòu)成
加熱拉伸、回縮定型后的絲線由收卷機(jī)進(jìn)行分絲卷繞成綻，供給后序編織單元進(jìn)行編織，收卷機(jī)主要由收卷部件、機(jī)架、電氣箱、傳動機(jī)構(gòu)及錠子等構(gòu)成，設(shè)備如圖5所示。

圖5 收卷機(jī)設(shè)備示意圖
收卷機(jī)主要由所需要的錠子數(shù)構(gòu)成，一般有三到五層，該收卷機(jī)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(jī)驅(qū)動，綻子力矩電機(jī)由一臺cvf-g2-4t0220變頻器控制。往復(fù)橫動機(jī)構(gòu)由一臺三相380v異步電機(jī)驅(qū)動，其電機(jī)通過一臺cvf-g2-4t0110變頻器實現(xiàn)擺頻運動，這樣可將絲線均勻地繞在筒管上，并使筒管表面平整，兩端不存在凸層。
(2) 收卷單元電氣控制
收卷機(jī)的電氣傳動主要由綻子電機(jī)與橫動傳動電機(jī)構(gòu)成，綻子電機(jī)采用力矩電機(jī)，當(dāng)絲線發(fā)生堵轉(zhuǎn)時電流不會突變，不會引起電機(jī)燒壞，該生產(chǎn)線收卷機(jī)的綻子力矩電機(jī)采用晶閘管控制，電機(jī)運行總電流約為44a，電機(jī)電壓約為150v，現(xiàn)采用康沃cvf-g2-4t0220變頻器進(jìn)行改造，如圖6所示。

圖6 綻子力矩電機(jī)變頻控制圖
收卷機(jī)往復(fù)橫向傳動機(jī)構(gòu)由一臺7.5kw交流異步電機(jī)驅(qū)動，采用cvf-g2-4t0075變頻器控制，根據(jù)工藝特點采用變頻器擺頻控制功能，這樣能實現(xiàn)絲線均勻平整地繞在筒管上，絲線兩端也不會出現(xiàn)凸層。變頻器啟動方式通過外部端子給定，頻率通過擺頻率方式設(shè)定，其主要參數(shù)設(shè)定見表4。
表4 收卷機(jī)擺頻變頻器主要參數(shù)設(shè)定

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3.3 彩條布編織單元
絲線卷繞成綻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(jī)進(jìn)行編織，根據(jù)織布寬度，圓織機(jī)一般有4梭、6梭、8梭及10梭等幾種，主要由經(jīng)紗支架、起架、編織裝置、牽引輥、卷繞輥等構(gòu)成，其中編織裝置是圓織機(jī)的主機(jī)部分，編織裝置由電機(jī)、傳動系統(tǒng)、分絲機(jī)構(gòu)、推梭機(jī)構(gòu)等組成，現(xiàn)有生產(chǎn)的新型圓織機(jī)的電氣傳動也采用變頻器控制，實現(xiàn)無級調(diào)速，關(guān)于圓織機(jī)工作原理本文不再敘述。
3.4 涂膜成型單元
絲線經(jīng)圓織機(jī)編織成彩條胚布后需要進(jìn)行涂膜處理，主要是將聚乙烯或聚丙烯為原料塑料薄膜涂復(fù)在彩條布上，使彩條布不漏水、不開膠，同時提高彩條布的強(qiáng)度和耐磨性，涂復(fù)工作由涂膜機(jī)完成。
(1) 涂膜機(jī)構(gòu)成
涂膜機(jī)主要由放卷裝置、調(diào)偏裝置、擠壓裝置、擠出機(jī)、冷卻裝置、切邊和收卷裝置等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

圖7 涂膜機(jī)結(jié)構(gòu)圖
彩條胚布經(jīng)加熱輥3預(yù)熱后，由擠出機(jī)5將融熔的塑料擠出流到硅膠輥與冷卻輥間的彩條布上，由硅膠輥與冷卻輥擠壓涂復(fù)，其冷卻輥為傳動輥采用變頻調(diào)速，硅膠輥為從動輥依靠它們之間的磨擦力帶動，收卷輥也采用變頻控制，根據(jù)張力桿位置隨時調(diào)節(jié)收卷電機(jī)速度，其電氣控制如下所述。
(2) 涂膜機(jī)電氣控制
涂膜機(jī)電氣控制部分主要有擠出機(jī)螺桿電機(jī)、冷卻輥電機(jī)和收卷輥電機(jī)傳動，各部分均采用變頻調(diào)速，其中擠出機(jī)變頻控制方法與平膜拉絲機(jī)組中的擠出機(jī)部分相同，這里不再重復(fù)，涂膜機(jī)組中主要是冷卻輥電機(jī)與收卷輥電機(jī)的調(diào)速，根據(jù)工藝要求隨著收卷卷徑的增大，收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求逐漸降低，這樣才能保持兩間的線速度一致，由于彩條布收卷對張力要求不高，冷卻輥與收卷間采用一張力桿來實現(xiàn)恒線速度控制。冷卻輥電機(jī)功率為22kw、4極異步電機(jī)，收卷輥電機(jī)為11kw、4極異步電機(jī)，選用cvf-g2-4t0220和cvf-g2-4t0150變頻器，如圖8所示。

圖8 涂膜機(jī)電氣控制圖
冷卻輥變頻器通過外部電位器給定調(diào)速信號，其模擬輸出信號0~10v與張力桿位置反饋信號(-10v-10v)作為收卷變頻器調(diào)速給定信號，采用雙道組合功能，當(dāng)張力桿處于平衡位置上方時，收卷變頻器頻率上升，當(dāng)張力桿處于平衡位置下方時，收卷變頻器頻率下降，從而使冷卻輥與收卷輥保持相同的線速度運行，收卷變頻主要參數(shù)設(shè)定如表5所示。
表5 收卷電機(jī)變頻器主要參數(shù)設(shè)定

4 調(diào)試注意事項
彩條布生產(chǎn)線由多個不同單元構(gòu)成，各單元工藝要求不同，因而電氣控制相對比較復(fù)雜，本生產(chǎn)線大多采用變頻調(diào)速技術(shù)，使用到了變頻器多種控制功能，在調(diào)試時應(yīng)先熟悉生產(chǎn)工藝控制要求和變頻器相應(yīng)功能，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試主要應(yīng)注意以下幾項。
4.1 絲線收卷機(jī)變頻器選型
在選用變頻器時先要了解各單元負(fù)載的特性，根據(jù)負(fù)載的特性選用適當(dāng)?shù)淖冾l器，該生產(chǎn)線中收卷機(jī)由原先采用晶閘管控制力矩電機(jī)改為變頻器控制，在選用變頻器時應(yīng)從工作電流、工作電壓方面考慮，該收卷機(jī)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(yīng)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(dá)150%、1min，同時其v/f曲線中輸出電壓設(shè)定范圍在200v到500v，在這里設(shè)定為220v可滿足要求。
4.2 涂膜機(jī)組收卷調(diào)試
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，在調(diào)試變頻器時一般按“先單后多,先輕后重”原則進(jìn)行，即在生產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試時先將各個單元分別調(diào)試，各單元調(diào)試正常后再進(jìn)行多單元聯(lián)調(diào)，先空車調(diào)試正常后再帶負(fù)載調(diào)試。冷卻輥與收卷輥空車調(diào)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(shè)定收卷變頻零點滯環(huán)寬度(對應(yīng)參數(shù)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(diào)試完畢后加彩條布進(jìn)行帶載調(diào)試，這時應(yīng)觀察彩條布經(jīng)冷卻輥與收卷輥時它們之間的松緊程度，根據(jù)收卷輥變化速率適當(dāng)調(diào)整vi2電壓通道的比例，即當(dāng)收卷輥變化慢時適當(dāng)縮小收卷變頻器l-37和l-38參數(shù)設(shè)定值，同樣當(dāng)收卷輥變化過快時相應(yīng)增加其設(shè)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(xiàn)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 結(jié)束語
彩條布是我們生活中常用的塑料制品,其應(yīng)用廣泛,由于變頻調(diào)速技術(shù)的推廣，各種塑料機(jī)械采用變頻調(diào)速技術(shù)后，一方面提高產(chǎn)品精度、設(shè)備自動化控制程度及工作效率，另一方面減少設(shè)備維修成本并達(dá)到一定的節(jié)能效果。