摘要：輸送機(jī)是機(jī)械邁向自動化不可或缺的設(shè)備。輸送機(jī)按輸送方式可以大致分為鏈狀輸送帶機(jī)、皮帶輸送機(jī)、螺旋狀輸送機(jī)、滾軸式輸送機(jī)、振動輸送機(jī)和吊桶式輸送機(jī)等多種輸送機(jī)。本文對基于臺達(dá)VFD-S系列變頻器調(diào)速的輸送機(jī)作簡要討論。

1、引言

輸送機(jī)在生產(chǎn)活動中有廣泛的應(yīng)用，依所運(yùn)搬對象的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、外形形狀及大小、運(yùn)輸路徑、運(yùn)搬的方法不同，不同的輸送方式產(chǎn)生的結(jié)果是不同的，因此用戶的需求也是不同的。用戶在選用時應(yīng)根據(jù)輸送物料的特性，從機(jī)能、特征、經(jīng)濟(jì)等多個方面作考量，選定其中適合的輸送機(jī)?，F(xiàn)代輸送機(jī)多數(shù)都是基于變頻調(diào)速原理研制的，因此變頻器是其核心部件，以下對變頻器驅(qū)動的特點作粗略說明。

2、變頻器驅(qū)動的優(yōu)點

1）在電動選擇方面，可以利用鼠籠型感應(yīng)電動機(jī)。這種型號的電動機(jī)形體小，可以像機(jī)械式變速機(jī)一樣不占有變速部份的空間，驅(qū)動部件可以形小而輕；倘再附裝傳動裝置(gear)，則效果倍增。由于沒有電刷或整流子，因而幾乎是免維護(hù)(maintenance-free)的。

2）可以利用已有的電動機(jī)，在已有的電動機(jī)電路中插入變頻器，就可以把一個輸送速度為定值的輸送機(jī)，搖身一變成為可無段化變速的輸送機(jī)。

3）便于提升生產(chǎn)性能，使用變頻器驅(qū)動在1:10到1:20的廣范圍速度控制，其遙控改變周波數(shù)指令就能實現(xiàn)。易于選擇適合工作需要的輸送速度，若采用向量控制變頻方式，還可以達(dá)到1:100的速度控制范圍，附有PG的更可以在高達(dá)1:1000的速度控制范圍內(nèi)任選運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

4）在操作方面能方便自如地起動與停機(jī)，輸送帶速度如受急劇變速，則受送物會崩塌下來。例如搬運(yùn)玻璃瓶突然停頓，則瓶與瓶相碰，可能因此破損；但如以變頻器操作，則因為它是低周波數(shù)起動，震蕩小，再經(jīng)柔順操控(softstartstop)而調(diào)整，整定時間就會平滑柔順地變更速度，全程都很平穩(wěn)，有助于產(chǎn)品運(yùn)行安全，確保品質(zhì)。

5）能方便頻繁地變換運(yùn)轉(zhuǎn)方式、停機(jī)及反轉(zhuǎn)。變頻器從低域周波數(shù)及電壓出發(fā)，周波數(shù)及電壓值徐徐地上升，因此較之商用電源直接起動的效率更佳，電流小而產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩大，電動機(jī)的發(fā)熱小，因此盡管會有頻繁的開機(jī)、停機(jī)，但無損害。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制是由變頻器晶體管切換相旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)。這種方式較之以前的主電路用切換導(dǎo)線相位的方式，沒有可動部份及摩擦部分，發(fā)熱量會少些，因此可以充當(dāng)橫向往返(traverse)用途那樣的頻頻正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的輸送。

6）可以用于電氣的剎車，減速時，電動機(jī)的輸出頻率會徐徐下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速會有超越同步速度的情形。當(dāng)發(fā)生這種情況時，電機(jī)回升的能量會被變頻器直流電源部分的電容器所吸收(直流電壓升高)；但當(dāng)它上升到某個設(shè)定值時，晶體管就起動開閉動作(switching)而放電，使電氣的能量在電阻器部位消耗掉。這樣，把負(fù)載旋轉(zhuǎn)能量透過電動機(jī)回生為發(fā)電機(jī)作用，而變換為電氣能量驅(qū)入電阻器，使其轉(zhuǎn)化為熱能量而消耗掉就是回生制動。即使不使用電阻器，電動機(jī)仍可有內(nèi)部損失為20%程度的制動力可用。通常輸送機(jī)乃定轉(zhuǎn)矩性負(fù)載，所以如果不是必要急劇減速，則大多場合自無必要設(shè)置制動用電阻器。對于制動頻度少的場合，則亦可有自高速給電動機(jī)流通直流電流的方式，也可達(dá)到剎車的效果，稱為動態(tài)(dynamic)制動。電氣剎車(制動)的優(yōu)點是能停機(jī)于指定位置，即使電動機(jī)在高速中運(yùn)轉(zhuǎn)，亦可以使它很快地自高速抵達(dá)低速，通過這種匍匐爬行狀的緩行(creep)的速度，而縮短工程的工作周期時間。運(yùn)轉(zhuǎn)中周波數(shù)變化使電動機(jī)速度攀升，則此電氣的剎車隨著產(chǎn)生，如影隨形，不必依靠人手操作。尤其輸送機(jī)的形狀攸關(guān)搬送量，當(dāng)它引致的電動機(jī)負(fù)值轉(zhuǎn)矩纏身時，電氣的剎車就發(fā)生作用而防止電動機(jī)可能發(fā)生的大幅度速度上升之危害。

7）易于改變輸送速度，只要提高變頻器的頻率，輸送機(jī)速度就上升；對于既有的輸送設(shè)備，也可增加10-20%的輸送能力。但應(yīng)注意是需要電動機(jī)的容量有余裕，并且需要遵守“不超過齒輪容許的轉(zhuǎn)數(shù)為約束的條件”。

臺達(dá)電子為讓輸送機(jī)的工作流程及性能更好，價格更低廉，提供了解決方案臺達(dá)VFD-S系列變頻器。工廠制造自動化對輸送機(jī)提出了更高的要求，如可變速驅(qū)動的輸送機(jī)，雖然過去也有過機(jī)械式的無段式變速及各種電氣式的變速，但其控制性能、維護(hù)保養(yǎng)性及經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)不如變頻器驅(qū)動方式。

3、基于臺達(dá)VFD-S系列變頻器驅(qū)動的輸送機(jī)

如圖1所示是某企業(yè)輸送帶電控機(jī)構(gòu)示意圖，該輸送系統(tǒng)的核心部件就是變頻器。針對某企業(yè)輸送帶電控機(jī)構(gòu)的特殊情況，為使輸送機(jī)的性能好，對VFD-S參數(shù)調(diào)整作某些說明：

1）依負(fù)載重量選擇適當(dāng)?shù)腣/F曲線并給予上下限以避免因失誤動作時造成的傷害；

2）適當(dāng)調(diào)整加減速時間并配合S曲線，以達(dá)到平滑啟動與停止；

3）試運(yùn)轉(zhuǎn)并觀察是否正常(馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否有震蕩發(fā)生)；

4）設(shè)定客戶所需要的頻率命令及運(yùn)轉(zhuǎn)命令來源；

5）應(yīng)當(dāng)考慮客戶需要的計數(shù)功能；

6）要考慮客戶是否需要輸出信號通知上位機(jī)輸送機(jī)已在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；

7）要考慮客戶是否需要在每次運(yùn)轉(zhuǎn)時使用二到三種頻率，可使用多段速并配合PLC運(yùn)轉(zhuǎn)功能；

8）若客戶使用剎車功能時，需要將過電壓失速防止功能關(guān)閉。使用直流制動時，要由小到大調(diào)整直流制動電壓準(zhǔn)位。若使用制動電阻，適當(dāng)調(diào)整DC-BUS剎車準(zhǔn)位。

4、結(jié)束語

工廠制造自動化對輸送機(jī)提出了越來越高的要求，依所運(yùn)搬對象的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、外形形狀及大小、運(yùn)輸路徑、運(yùn)搬的方法不同，基于臺達(dá)VFD-S系列變頻器驅(qū)動的輸送機(jī)基本能滿足各種物料傳送需求。但是我們更歡迎與用戶的合作，共同研制出性能更高的輸送機(jī)以滿足生產(chǎn)的需求。