机电文章

以下方案以典型吹膜机的功能需求为基础，结合 YQ3000-G11 系列变频器的常规接线和参数设置方法，给出一个较为详细的应用示例。由于吹膜机通常包含多条传动线（例如主机挤出电机、牵引电机、收卷电机、风机等），这里将重点说明主要环节的控制思路、接线示意及参数设置，供参考和后续灵活调整。

一、吹膜机主要传动环节与变频器应用思路

1. 主机（挤出）电机

• 功能：驱动螺杆挤出熔体，控制整个吹膜生产的基础产量。

• 变频器要求：功率较大，通常需要平滑启动和稳定的扭矩输出，可选用矢量控制或转矩控制模式，实现较好的低速力矩和速度稳定度。

• 控制要点：通常由外部给定（如 PLC/触摸屏设定产量或速度给定），或者手动电位器给定速度。

2. 牵引电机（有时也称拉伸电机）

• 功能：将薄膜从模头口连续拉出并向上牵引，决定薄膜的拉伸倍率和部分厚薄均匀性。

• 变频器要求：功率中等，精确的速度控制，有时要求多段速或张力控制。

• 控制要点：和主机速度相互配合，需保持稳定的线速度，通常与主机存在一定的速度比或采用张力传感器/摆辊（舞动辊）位置传感器进行闭环控制。

3. 收卷电机

• 功能：将成型后的薄膜收卷成卷，可能需要恒张力或锥度张力控制。

• 变频器要求：在速度范围变化较大的情况下保持张力稳定；有时需要搭配传感器或张力控制器。

• 控制要点：根据实际产线要求，可能采用矢量控制+转矩限幅，或者通过外部张力控制器给定模拟量来调速。

4. 风机/冷却电机（如风环、冷却风机等）

• 功能：为吹膜过程提供稳定的冷却风量。

• 变频器要求：功率相对中等或偏小，一般只需恒速或简易调速即可。

• 控制要点：通常可用多段速或简易变频调速来调节风量大小即可。

二、所需主要硬件与控制系统建议

1. 变频器

• 型号： YQ3000-G11（根据各电机功率选型，如 7.5kW、11kW、15kW、22kW 等）。

• 数量：按需要控制的电机台数决定，一般主机电机、牵引电机、收卷电机至少各配一台。

2. PLC 与触摸屏（HMI）

• 建议选用一台小型 PLC（如西门子 S7-1200、三菱 FX5U、信捷、台达等），外加一块 7~10 英寸触摸屏。

• 作用：集中管理全线速度给定、工艺参数、张力或速度比控制；触摸屏用于人机界面操作，方便调整各段速度、报警显示等。

3. 辅助元件

• 电位器（如仅需手动调速且不采用 PLC 给定时）

• 行程开关/接近开关（用于检测牵引/张力辊位置）

• 张力传感器/摆辊位置传感器（如有张力控制需求）

• 接触器、断路器、热继电器等常规电气保护元件

• 若需编码器（闭环矢量或同步应用），则需选配带编码器接口的变频器机型及对应编码器

三、变频器主要接线示例

以下以“主机挤出电机”为例进行详细说明，牵引/收卷等电机接线逻辑大同小异，可参照或调整。若需多台变频器，基本结构相同，但控制端子与 PLC 对应的输入输出通道会有所区分。

1. 主回路（主电路）接线示意

三相AC电源(R,S,T) -----
                      |----- [空开/断路器] -----|
                      |                       |
                      |----[交流接触器(可选)]--|---- L1, L2, L3 ----> 变频器(YQ3000-G11)输入端
                      |                                              
                      |----------> 变频器(YQ3000-G11)输出端 U, V, W -----> 主机电机 U, V, W
                                                                         
                      [PE] ----------------------> 变频器接地端PE  ------> 电机外壳接地

说明：

• 若电机功率较大，建议在变频器输入侧增设接触器或软启动装置，以便对变频器进行保护或检修操作。

• 变频器输出侧不宜再串接接触器开断电机，否则易产生过流或损坏变频器。

• 地线必须可靠接地，确保安全及减少电磁干扰。

2. 控制回路（弱电信号）接线示意

以下给出“由 PLC 提供运行命令和模拟量速度给定”的示例。如果只有一台变频器且手动调速，也可用外部电位器接 AI 端子。

  PLC数字量输出Y0  ----------------> 变频器DI1 (正转启动) 
  PLC数字量输出Y1  ----------------> 变频器DI2 (反转/其它功能, 可自定义)
  PLC数字量输出Y2  ----------------> 变频器DI3 (多段速1 / 急停复位 / 其它功能)
  ...
  
  PLC公共端COM  --------------------> 变频器DCM (数字量公共端)

  PLC模拟量输出AO0(0-10V)  -------> 变频器AI1 (模拟量速度给定)
  PLC模拟量地AGND  -------------> 变频器GND (模拟量参考地)

  变频器继电器输出(FA/FB/FC) -----> PLC数字量输入X0/X1等 (如故障报警/运行信号反馈)
  变频器DO(OC/OD) ---------------> PLC数字量输入X2 (若需要更多可编程触点反馈)

说明：

• **DI（数字量输入）**端子常见命名：DI1、DI2、DI3...；DCM为数字量公共端子；AIx为模拟量输入；GND为模拟量参考地；FA/FB/FC等为继电器输出；OC/OD等为可编程开路集电极输出。

• 根据生产线需求可对 DI 口进行自定义功能映射，比如多段速、点动、故障复位、紧急停机等。

• 若不用 PLC，简单应用下可在变频器本体上设置“运行命令源=面板/端子”，在 AI1 上接一个电位器(10kΩ~20kΩ)来实现手动给定速度。

四、主要功能参数设置建议

以下以 YQ3000-G11 常见的参数功能为例，实际以说明书为准，参数号与功能名称可能因版本有所差异，仅作示例。常见关键参数如下：

1. 控制方式选择

• 例如：P00.0 = 2 表示矢量控制（无PG），P00.0 = 0 表示V/F控制；根据电机特性和负载需求进行选择。

• 若需闭环矢量（带编码器），则需选配支持PG卡的机型，并将 P00.0 设为相应模式（如 3 或 4）。

2. 运行命令源

• 例如：P00.1 = 1 表示端子运行命令；P00.1 = 2 表示通讯（RS485/Modbus）运行命令；P00.1 = 0 表示操作面板。

• 如果由 PLC 的 DO 控制启停，则应设为“端子运行命令”。

3. 频率给定源

• 例如：P00.2 = 1 表示模拟量 AI1 输入；P00.2 = 2 表示多段速；P00.2 = 3 表示通讯给定；P00.2 = 0 表示操作面板给定。

• 若由 PLC 的 AO 输出 0-10V 给定，则选 AI1 输入。

4. 电机参数设定（非常重要）

• 设置电机额定功率、额定电流、额定电压、额定频率、额定转速等，对矢量控制必须准确输入。

• 例如：P01.0 ~ P01.4 分别对应额定电压、额定电流、额定功率、额定频率、额定转速（具体视说明书而定）。

5. 加减速时间

• 例如：P00.3（加速时间），P00.4（减速时间）。根据工艺需求设置。如果挤出机惯性较大，可延长加减速时间，避免冲击。

6. 上限频率 / 基本频率

• 例如：P00.5（最高频率），P00.6（上限频率），P00.7（基频）。可设定为 50Hz 或 60Hz，若有需求可将上限频率适当提高。

7. 多段速 / 简易张力控制

• 若需多段速，可利用 P10.x ~ P11.x 对应多段速频率并结合数字量端口切换。

• 若需要恒张力，可在矢量模式下结合转矩限幅或外部PID调节（变频器内置PID或 PLC PID）实现。

8. 故障保护及运行监控

• 设置过流、过载、过压等保护参数，以及故障复位方式（自动或端子复位）。

• 设置变频器输出继电器，如故障报警或运行状态信号，反馈给 PLC。

五、具体功能实现示例

1. 主机挤出电机的速度控制

• 硬件联动：PLC 触摸屏 -> PLC AO -> AI1(变频器) -> 变频器输出 -> 电机

• 流程：

1. 操作人员在触摸屏上设定挤出螺杆的目标转速/产量（对应 010V 或 420mA 输出），PLC 将此信号输出至变频器 AI1。

2. PLC 同时输出数字量信号（RUN）到变频器 DI1，变频器开始运行。

3. 变频器按照矢量控制或 V/F 模式，带动挤出机电机运转，实时调节挤出速度。

4. 若出现故障，变频器继电器反馈信号给 PLC，触摸屏显示报警提示。

2. 牵引电机的恒线速度控制

• 若无需精确张力，可将牵引速度与主机速度成固定比：PLC 读取主机频率或速度值后做比例运算，再输出到牵引变频器。

• 若需一定张力或速度跟踪，可用张力传感器/摆辊反馈做 PID：

1. 传感器反馈 4-20mA -> PLC AI，PLC 内部做张力/摆辊位置 PID 运算。

2. PLC AO 输出到牵引变频器 AI1，调节牵引速度。

3. 通过调整 PID 参数保证张力或摆辊位置稳定。

3. 收卷电机的张力控制（可选）

• 简易方式为“锥度张力控制”，随卷径变大逐渐降低转矩或速度；也可用外部张力控制器配合变频器。

• 若变频器内置 PID，可直接采集张力传感器信号到 AI2，自动调节输出频率维持张力；或由 PLC 做闭环处理后输出给变频器。

• 要确保与牵引速度的协调，避免收卷过快或过慢造成松弛或拉伸。

六、文字版接线与控制示意图（简化示例）

下面用“点划线”做一个大致示意，省略了部分元器件和多台电机的重复，仅展示主线思路：

=====================三相电源=======================
|        R          S          T                   |
|        |          |          |                   |
|      [断路器]   [接触器]    ...                 |
|        |          |                              |
|        \--------- 变频器(L1,L2,L3) --------------/
|                  |                             
|                  |--- U --- 主机电机U
|                  |--- V --- 主机电机V
|                  \---W --- 主机电机W
|                                
|-----[PE]-------- 变频器PE --- 电机外壳PE
|
|===========PLC(数字/模拟IO) & 触摸屏==============
       |         PLC: Y0 ----------------- DI1(变频器)
       |         PLC: Y1 ----------------- DI2(变频器)
       |         PLC: COM --------------- DCM(变频器)
       |
       |         PLC: AO0(0-10V) -------- AI1(变频器)
       |         PLC: AGND ------------- GND(变频器)
       |
       |<< 变频器FA/FB/FC 反馈故障/运行信号  >> PLC X0等
       |
       |----- 触摸屏(通讯口) <----> PLC(通讯口)
       |
====================================================

如需多台变频器控制牵引、收卷、风机电机，只需重复变频器的主回路接入方式（各自三相电源+对应保护），控制回路可根据 PLC 的 I/O 资源分配更多数字量输出与更多模拟量输出，或采用 RS485 通讯统一控制。

七、使用和调试建议

1. 上线前检查

• 确认电源电压、接线端子、地线是否正确无误。

• 用万用表测试 AI1、DI1 等端子对应的电压/阻值是否符合设计要求。

• 检查电机参数在变频器中的设定是否准确。

2. 初次空载试运行

• 将电机与负载脱开或空载低速运行，观察电流、电压是否正常，并确认正反转方向正确。

• 测试急停、故障保护及复位功能是否有效。

3. 负载试运行

• 小速度逐步带负载运行，检查电机过流或温升情况。

• 观察生产工艺效果，如薄膜厚度是否均匀、张力是否稳定，并根据需要调整加减速时间或 PID 参数。

4. 参数优化

• 若出现速度不稳、张力波动等问题，可根据说明书适当调整矢量控制增益、转矩补偿或 PID 参数。

• 配合 PLC 程序进行牵引、收卷等环节的速度/张力联动控制逻辑优化。

5. 故障及保护

• 合理设置变频器故障等级（报警后是否立即停机）及延时保护，防止误停或保护不及时。

• 建议定期检查散热风道、滤网和风扇运转情况。

八、总结

通过 YQ3000-G11 系列变频器多机联合控制，能够分别驱动吹膜机的主机挤出、牵引和收卷电机，实现对产量（速度）、薄膜厚度（速度比）与张力（收卷）的自动化控制。
接线方面，主回路采用三相电源输入、U/V/W 输出至电机，控制回路可灵活选择 PLC/触摸屏的数字量和模拟量来设置启停与速度。
参数设置时，需准确输入电机铭牌数据并设定合理的加减速时间、上限频率、转矩提升、张力控制和多段速控制等功能。
若有更复杂的张力控制、摆辊控制或多段工艺曲线，可使用变频器内置功能或由 PLC 实现更灵活的二次开发与参数优化。