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摘 要 ：本文主要讲述了塑料彩条布生产过程，生产线中各单元工作原理及康沃变频调速器该生产线中应用。
英文摘 要 ：This article introduces the producing process of the color bar-fabric and principle of the line ,analyzing the application of the Convo inverter in the line.
关键词： 挤出机 拉丝 康沃变频器
1 引言
塑料彩条布作为一种塑料制品广泛用于工业、农业、建筑、包装、运输等领域，塑料彩条布主以丙烯、聚乙烯为原料，经加热、挤出、剖丝、收卷、编织、涂膜后形成，揭阳双凤复膜厂主要生产各种规格彩条布,本文以其彩条布生产线为例，讲述了塑料彩条布主要生产工艺过程和生产线各单元构成及工作原理，并以康沃变频器为例详细介绍了变频调试技术彩条布生产线中应用。
2 彩条布生产工艺及主要设备
塑料彩条布主以丙烯、聚乙烯为原料，经螺杆挤出机挤出成塑料薄膜，塑料薄膜经刮丝、加热牵伸、回缩定型后由收卷机收卷成锭子，圆织机将丝线编织成彩条胚布后送涂膜机进上胶涂复处理，以提高塑料彩条布强度、耐磨性和防水性能，其工艺流程如图1所示。
图1 彩条布生产工艺流程图
3 彩条布生产线各单元构成及电气控制
由以上彩条布生产工艺知道，其生产线设备主要有塑料平膜拉丝机单元、收卷单元、编织单元、涂膜单元等构成，以下分别介绍各单元工作原理及其电气控制系统。
3.1 平膜拉丝机单元
(1) 平膜拉丝机单元构成
平膜拉丝机单元是彩条布生产前道工序，主将颗粒原料加热、挤出成塑料薄膜，塑料薄膜经冷却、刮丝、烘干、牵引拉伸、牵引定型后由收卷单元进行收卷，该厂采用常州成创公司生产SJ-65/30平膜拉丝机组，其主要由螺杆挤出机、冷却水箱、刮丝装置、加热装置、牵引拉伸与定型等构成，设备图2所示。
图2 平膜拉丝机设备示意图
其中薄膜挤出机采用螺杆挤出机，主要参数如表1所示。
表1 螺杆挤出机主要参数
原材料经挤出机融熔挤出成薄膜，经水箱冷却后由刮丝装置进行分丝，丝线由缠绕牵引辊进行拉伸、回缩定型，扁丝工艺要求扁丝一般首先牵伸3~5倍，然后回缩定型约1~2%，本机组采用三道牵伸，第一道牵伸辊与第二道牵伸辊间加热拉伸定型，第二道与第三实现回缩定型，其装置示意图如图3所示。
图3 缠绕牵引加热装置结构图
其中牵引1、牵引2、牵引3三台电机分别驱动,由三台变频器控制,工艺要求可随时调节两牵引单元间速度实现丝线牵伸要求。
(2) 平膜拉丝机单元电气控制系统
平膜拉丝机组中挤出机及牵引装置均采用PLC+变频器控制方式，PLC采用三菱FX2N-32MT，变频器选用康沃G2系列，见表2所示。
表2 拉丝机单元变频器选型表
其电气控制示意如图4所示。
图4 拉丝机组电气控制示意图
挤出机、牵引1、牵引2和牵引3变频器启动和停止PLC控制，各单元调速信号由外部电位器给定，工艺要求可调节各牵引辊速度实现丝线拉伸及回缩定型，以挤出机变频器为例其主要参数设定如表3示。
表3 挤出机变频器主要参数设定
牵引辊变频器控制方式与挤出机相同，采用外部端子启、停控制和外部电压调速，其参数设定与上类似。
3.2 收卷单元
(1) 收卷单元构成
加热拉伸、回缩定型后的丝线由收卷机进行分丝卷绕成绽，供给后序编织单元进行编织，收卷机主要由收卷部件、机架、电气箱、传动机构及锭子等构成，设备如图5所示。
图5 收卷机设备示意图
收卷机主要由所需要的锭子数构成，一般有三到五层，该收卷机由4层锭子组成，每层75个，共300个锭子，每个锭子由一个三相220V力矩电机驱动，绽子力矩电机由一台CVF-G2-4T0220变频器控制。往复横动机构由一台三相380V异步电机驱动，其电机通过一台CVF-G2-4T0110变频器实现摆频运动，这样可将丝线均匀地绕在筒管上，并使筒管表面平整，两端不存在凸层。
(2) 收卷单元电气控制
收卷机的电气传动主要由绽子电机与横动传动电机构成，绽子电机采用力矩电机，当丝线发生堵转时电流不会突变，不会引起电机烧坏，该生产线收卷机的绽子力矩电机采用晶闸管控制，电机运行总电流约为44A，电机电压约为150V，现采用康沃CVF-G2-4T0220变频器进行改造，如图6所示。
图6 绽子力矩电机变频控制图
收卷机往复横向传动机构由一台7.5kW交流异步电机驱动，采用CVF-G2-4T0075变频器控制，根据工艺特点采用变频器摆频控制功能，这样能实现丝线均匀平整地绕在筒管上，丝线两端也不会出现凸层。变频器启动方式通过外部端子给定，频率通过摆频率方式设定，其主要参数设定见表4。
表4 收卷机摆频变频器主要参数设定
3.3 彩条布编织单元
丝线卷绕成绽后主要供给编织单元，塑料彩条布的编织目前大部厂家都采用针织圆织机进行编织，根据织布宽度，圆织机一般有4梭、6梭、8梭及10梭等几种，主要由经纱支架、起架、编织装置、牵引辊、卷绕辊等构成，其中编织装置是圆织机的主机部分，编织装置由电机、传动系统、分丝机构、推梭机构等组成，现有生产的新型圆织机的电气传动也采用变频器控制，实现无级调速，关于圆织机工作原理本文不再叙述。
3.4 涂膜成型单元
丝线经圆织机编织成彩条胚布后需要进行涂膜处理，主要是将聚乙烯或聚丙烯为原料塑料薄膜涂复在彩条布上，使彩条布不漏水、不开胶，同时提高彩条布的强度和耐磨性，涂复工作由涂膜机完成。
(1) 涂膜机构成
涂膜机主要由放卷装置、调偏装置、挤压装置、挤出机、冷却装置、切边和收卷装置等构成，结构图如图7所示。
图7 涂膜机结构图
彩条胚布经加热辊3预热后，由挤出机5将融熔的塑料挤出流到硅胶辊与冷却辊间的彩条布上，由硅胶辊与冷却辊挤压涂复，其冷却辊为传动辊采用变频调速，硅胶辊为从动辊依靠它们之间的磨擦力带动，收卷辊也采用变频控制，根据张力杆位置随时调节收卷电机速度，其电气控制如下所述。
(2) 涂膜机电气控制
涂膜机电气控制部分主要有挤出机螺杆电机、冷却辊电机和收卷辊电机传动，各部分均采用变频调速，其中挤出机变频控制方法与平膜拉丝机组中的挤出机部分相同，这里不再重复，涂膜机组中主要是冷却辊电机与收卷辊电机的调速，根据工艺要求随着收卷卷径的增大，收卷电机的转速要求逐渐降低，这样才能保持两间的线速度一致，由于彩条布收卷对张力要求不高，冷却辊与收卷间采用一张力杆来实现恒线速度控制。冷却辊电机功率为22kW、4极异步电机，收卷辊电机为11kW、4极异步电机，选用CVF-G2-4T0220和CVF-G2-4T0150变频器，如图8所示。
图8 涂膜机电气控制图
冷却辊变频器通过外部电位器给定调速信号，其模拟输出信号0~10V与张力杆位置反馈信号(-10V-10V)作为收卷变频器调速给定信号，采用双道组合功能，当张力杆处于平衡位置上方时，收卷变频器频率上升，当张力杆处于平衡位置下方时，收卷变频器频率下降，从而使冷却辊与收卷辊保持相同的线速度运行，收卷变频主要参数设定如表5所示。
表5 收卷电机变频器主要参数设定
4 调试注意事项
彩条布生产线由多个不同单元构成，各单元工艺要求不同，因而电气控制相对比较复杂，本生产线大多采用变频调速技术，使用到了变频器多种控制功能，在调试时应先熟悉生产工艺控制要求和变频器相应功能，根据现场调试主要应注意以下几项。
4.1 丝线收卷机变频器选型
在选用变频器时先要了解各单元负载的特性，根据负载的特性选用适当的变频器，该生产线中收卷机由原先采用晶闸管控制力矩电机改为变频器控制，在选用变频器时应从工作电流、工作电压方面考虑，该收卷机正常工作时电流约为44A，电压约150V，选用三相通用变频器时变频器的额定电流应大于44A，因而这里选用CVF-G2-4T0220变频器，其输出功率为22kW，额定电流为45A，过载能力可达150%、1min，同时其V/F曲线中输出电压设定范围在200V到500V，在这里设定为220V可满足要求。
4.2 涂膜机组收卷调试
根据现场调试经验，在调试变频器时一般按“先单后多,先轻后重”原则进行，即在生产线设备调试时先将各个单元分别调试，各单元调试正常后再进行多单元联调，先空车调试正常后再带负载调试。冷却辊与收卷辊空车调试时可先将张力杆置于中间位置，上下摆动张力杆位置观察收卷变频器的频率变化，可通过设定收卷变频零点滞环宽度(对应参数为L-42)来确定张力杆不动作范围，以避免刚起动时收卷变频变化过快引起的彩条布被过大拉伸变形，空车调试完毕后加彩条布进行带载调试，这时应观察彩条布经冷却辊与收卷辊时它们之间的松紧程度，根据收卷辊变化速率适当调整VI2电压通道的比例，即当收卷辊变化慢时适当缩小收卷变频器L-37和L-38参数设定值，同样当收卷辊变化过快时相应增加其设定值，由于彩条布收卷对张力要求不高，可采用给定信号与张力杆线性叠加方式来实现收卷变频器控制，其它收卷场合大多要求使用带张力控制功能的变频器来控制。
5 结束语
彩条布是我们生活中常用的塑料制品,其应用广泛,由于变频调速技术的推广，各种塑料机械采用变频调速技术后，一方面提高产品精度、设备自动化控制程度及工作效率，另一方面减少设备维修成本并达到一定的节能效果。
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英文摘 要 ：This article introduces the producing process of the color bar-fabric and principle of the line ,analyzing the application of the Convo inverter in the line.
关键词： 挤出机 拉丝 康沃变频器
1 引言
塑料彩条布作为一种塑料制品广泛用于工业、农业、建筑、包装、运输等领域，塑料彩条布主以丙烯、聚乙烯为原料，经加热、挤出、剖丝、收卷、编织、涂膜后形成，揭阳双凤复膜厂主要生产各种规格彩条布,本文以其彩条布生产线为例，讲述了塑料彩条布主要生产工艺过程和生产线各单元构成及工作原理，并以康沃变频器为例详细介绍了变频调试技术彩条布生产线中应用。
2 彩条布生产工艺及主要设备
塑料彩条布主以丙烯、聚乙烯为原料，经螺杆挤出机挤出成塑料薄膜，塑料薄膜经刮丝、加热牵伸、回缩定型后由收卷机收卷成锭子，圆织机将丝线编织成彩条胚布后送涂膜机进上胶涂复处理，以提高塑料彩条布强度、耐磨性和防水性能，其工艺流程如图1所示。
图1 彩条布生产工艺流程图
3 彩条布生产线各单元构成及电气控制
由以上彩条布生产工艺知道，其生产线设备主要有塑料平膜拉丝机单元、收卷单元、编织单元、涂膜单元等构成，以下分别介绍各单元工作原理及其电气控制系统。
3.1 平膜拉丝机单元
(1) 平膜拉丝机单元构成
平膜拉丝机单元是彩条布生产前道工序，主将颗粒原料加热、挤出成塑料薄膜，塑料薄膜经冷却、刮丝、烘干、牵引拉伸、牵引定型后由收卷单元进行收卷，该厂采用常州成创公司生产SJ-65/30平膜拉丝机组，其主要由螺杆挤出机、冷却水箱、刮丝装置、加热装置、牵引拉伸与定型等构成，设备图2所示。
图2 平膜拉丝机设备示意图
其中薄膜挤出机采用螺杆挤出机，主要参数如表1所示。
表1 螺杆挤出机主要参数
原材料经挤出机融熔挤出成薄膜，经水箱冷却后由刮丝装置进行分丝，丝线由缠绕牵引辊进行拉伸、回缩定型，扁丝工艺要求扁丝一般首先牵伸3~5倍，然后回缩定型约1~2%，本机组采用三道牵伸，第一道牵伸辊与第二道牵伸辊间加热拉伸定型，第二道与第三实现回缩定型，其装置示意图如图3所示。
图3 缠绕牵引加热装置结构图
其中牵引1、牵引2、牵引3三台电机分别驱动,由三台变频器控制,工艺要求可随时调节两牵引单元间速度实现丝线牵伸要求。
(2) 平膜拉丝机单元电气控制系统
平膜拉丝机组中挤出机及牵引装置均采用PLC+变频器控制方式，PLC采用三菱FX2N-32MT，变频器选用康沃G2系列，见表2所示。
表2 拉丝机单元变频器选型表
其电气控制示意如图4所示。
图4 拉丝机组电气控制示意图
挤出机、牵引1、牵引2和牵引3变频器启动和停止PLC控制，各单元调速信号由外部电位器给定，工艺要求可调节各牵引辊速度实现丝线拉伸及回缩定型，以挤出机变频器为例其主要参数设定如表3示。
表3 挤出机变频器主要参数设定
牵引辊变频器控制方式与挤出机相同，采用外部端子启、停控制和外部电压调速，其参数设定与上类似。
3.2 收卷单元
(1) 收卷单元构成
加热拉伸、回缩定型后的丝线由收卷机进行分丝卷绕成绽，供给后序编织单元进行编织，收卷机主要由收卷部件、机架、电气箱、传动机构及锭子等构成，设备如图5所示。
图5 收卷机设备示意图
收卷机主要由所需要的锭子数构成，一般有三到五层，该收卷机由4层锭子组成，每层75个，共300个锭子，每个锭子由一个三相220V力矩电机驱动，绽子力矩电机由一台CVF-G2-4T0220变频器控制。往复横动机构由一台三相380V异步电机驱动，其电机通过一台CVF-G2-4T0110变频器实现摆频运动，这样可将丝线均匀地绕在筒管上，并使筒管表面平整，两端不存在凸层。
(2) 收卷单元电气控制
收卷机的电气传动主要由绽子电机与横动传动电机构成，绽子电机采用力矩电机，当丝线发生堵转时电流不会突变，不会引起电机烧坏，该生产线收卷机的绽子力矩电机采用晶闸管控制，电机运行总电流约为44A，电机电压约为150V，现采用康沃CVF-G2-4T0220变频器进行改造，如图6所示。
图6 绽子力矩电机变频控制图
收卷机往复横向传动机构由一台7.5kW交流异步电机驱动，采用CVF-G2-4T0075变频器控制，根据工艺特点采用变频器摆频控制功能，这样能实现丝线均匀平整地绕在筒管上，丝线两端也不会出现凸层。变频器启动方式通过外部端子给定，频率通过摆频率方式设定，其主要参数设定见表4。
表4 收卷机摆频变频器主要参数设定
3.3 彩条布编织单元
丝线卷绕成绽后主要供给编织单元，塑料彩条布的编织目前大部厂家都采用针织圆织机进行编织，根据织布宽度，圆织机一般有4梭、6梭、8梭及10梭等几种，主要由经纱支架、起架、编织装置、牵引辊、卷绕辊等构成，其中编织装置是圆织机的主机部分，编织装置由电机、传动系统、分丝机构、推梭机构等组成，现有生产的新型圆织机的电气传动也采用变频器控制，实现无级调速，关于圆织机工作原理本文不再叙述。
3.4 涂膜成型单元
丝线经圆织机编织成彩条胚布后需要进行涂膜处理，主要是将聚乙烯或聚丙烯为原料塑料薄膜涂复在彩条布上，使彩条布不漏水、不开胶，同时提高彩条布的强度和耐磨性，涂复工作由涂膜机完成。
(1) 涂膜机构成
涂膜机主要由放卷装置、调偏装置、挤压装置、挤出机、冷却装置、切边和收卷装置等构成，结构图如图7所示。
图7 涂膜机结构图
彩条胚布经加热辊3预热后，由挤出机5将融熔的塑料挤出流到硅胶辊与冷却辊间的彩条布上，由硅胶辊与冷却辊挤压涂复，其冷却辊为传动辊采用变频调速，硅胶辊为从动辊依靠它们之间的磨擦力带动，收卷辊也采用变频控制，根据张力杆位置随时调节收卷电机速度，其电气控制如下所述。
(2) 涂膜机电气控制
涂膜机电气控制部分主要有挤出机螺杆电机、冷却辊电机和收卷辊电机传动，各部分均采用变频调速，其中挤出机变频控制方法与平膜拉丝机组中的挤出机部分相同，这里不再重复，涂膜机组中主要是冷却辊电机与收卷辊电机的调速，根据工艺要求随着收卷卷径的增大，收卷电机的转速要求逐渐降低，这样才能保持两间的线速度一致，由于彩条布收卷对张力要求不高，冷却辊与收卷间采用一张力杆来实现恒线速度控制。冷却辊电机功率为22kW、4极异步电机，收卷辊电机为11kW、4极异步电机，选用CVF-G2-4T0220和CVF-G2-4T0150变频器，如图8所示。
图8 涂膜机电气控制图
冷却辊变频器通过外部电位器给定调速信号，其模拟输出信号0~10V与张力杆位置反馈信号(-10V-10V)作为收卷变频器调速给定信号，采用双道组合功能，当张力杆处于平衡位置上方时，收卷变频器频率上升，当张力杆处于平衡位置下方时，收卷变频器频率下降，从而使冷却辊与收卷辊保持相同的线速度运行，收卷变频主要参数设定如表5所示。
表5 收卷电机变频器主要参数设定
4 调试注意事项
彩条布生产线由多个不同单元构成，各单元工艺要求不同，因而电气控制相对比较复杂，本生产线大多采用变频调速技术，使用到了变频器多种控制功能，在调试时应先熟悉生产工艺控制要求和变频器相应功能，根据现场调试主要应注意以下几项。
4.1 丝线收卷机变频器选型
在选用变频器时先要了解各单元负载的特性，根据负载的特性选用适当的变频器，该生产线中收卷机由原先采用晶闸管控制力矩电机改为变频器控制，在选用变频器时应从工作电流、工作电压方面考虑，该收卷机正常工作时电流约为44A，电压约150V，选用三相通用变频器时变频器的额定电流应大于44A，因而这里选用CVF-G2-4T0220变频器，其输出功率为22kW，额定电流为45A，过载能力可达150%、1min，同时其V/F曲线中输出电压设定范围在200V到500V，在这里设定为220V可满足要求。
4.2 涂膜机组收卷调试
根据现场调试经验，在调试变频器时一般按“先单后多,先轻后重”原则进行，即在生产线设备调试时先将各个单元分别调试，各单元调试正常后再进行多单元联调，先空车调试正常后再带负载调试。冷却辊与收卷辊空车调试时可先将张力杆置于中间位置，上下摆动张力杆位置观察收卷变频器的频率变化，可通过设定收卷变频零点滞环宽度(对应参数为L-42)来确定张力杆不动作范围，以避免刚起动时收卷变频变化过快引起的彩条布被过大拉伸变形，空车调试完毕后加彩条布进行带载调试，这时应观察彩条布经冷却辊与收卷辊时它们之间的松紧程度，根据收卷辊变化速率适当调整VI2电压通道的比例，即当收卷辊变化慢时适当缩小收卷变频器L-37和L-38参数设定值，同样当收卷辊变化过快时相应增加其设定值，由于彩条布收卷对张力要求不高，可采用给定信号与张力杆线性叠加方式来实现收卷变频器控制，其它收卷场合大多要求使用带张力控制功能的变频器来控制。
5 结束语
彩条布是我们生活中常用的塑料制品,其应用广泛,由于变频调速技术的推广，各种塑料机械采用变频调速技术后，一方面提高产品精度、设备自动化控制程度及工作效率，另一方面减少设备维修成本并达到一定的节能效果。