一．概述：
某飲料包裝線的套標(biāo)機(jī)傳輸皮帶使用兩臺(tái)同步電機(jī)作傳動(dòng)電機(jī)，用一臺(tái)Danfoss VLT5000變頻器內(nèi)置Profibus-DP通訊卡，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)同步電機(jī)。由于電機(jī)已經(jīng)使用多年，需要更換。但是原電機(jī)采購(gòu)成本較高，供貨時(shí)間也較長(zhǎng)，因此上海津信選擇如下解決方案：
用兩臺(tái)Danfoss OGD電機(jī)替換原SSB Duradrive同步電機(jī)，用2臺(tái)FC302驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置MCA114 Profibus-DP通訊卡驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)OGD電機(jī)，替換原系統(tǒng)的VLT5000變頻器。
 
二．項(xiàng)目理論分析：
1.     原設(shè)備的設(shè)計(jì)原理

 
套標(biāo)機(jī)輸入側(cè)送瓶使用螺桿推進(jìn)，螺桿推進(jìn)起到分瓶作用；輸出側(cè)送瓶采用傳輸皮帶，傳輸皮帶的線速度比螺桿高，起到拉開間距的作用。為使套標(biāo)準(zhǔn)確，要求傳輸皮帶的轉(zhuǎn)速與分瓶推進(jìn)螺桿的轉(zhuǎn)速保持精確的速度比。分瓶推進(jìn)螺桿上安裝主編碼器，主編碼器信號(hào)既用于套標(biāo)又用于傳輸皮帶的速度控制。傳輸皮帶如果用伺服驅(qū)動(dòng)的話，的確可以做到很精確的速度比控制，但是此處的應(yīng)用不需要伺服級(jí)的精度；傳輸皮帶如果用異度電機(jī)驅(qū)動(dòng)的話，必須要在異步電機(jī)上加裝編碼器，采用電子角度同步控制方式才能保證精確的速比控制；原設(shè)計(jì)使用同步電機(jī)加VLT5000變頻器的方案，非常簡(jiǎn)單地解決了高精度同步速比控制的問題，因?yàn)橥诫姍C(jī)的轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率成嚴(yán)格正比，而VLT5000變頻器輸出頻率又能與脈沖輸入頻率保持嚴(yán)格比例關(guān)系，結(jié)果使傳輸帶的速度與分瓶推進(jìn)螺桿的轉(zhuǎn)速保持高精度速度比例。
通過上面的分析，可知用丹佛斯OGD永磁同步電機(jī)替換原同步電機(jī)是最簡(jiǎn)單可行的替換方案。
 
2.     OGD電機(jī)選型
原永磁同步電機(jī)規(guī)格：
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速：3000 RPM
電機(jī)額定功率：1.5kW
可以算出電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為4.8Nm
實(shí)測(cè)原電機(jī)總減速比約：28.7
設(shè)備額定轉(zhuǎn)速=3000/28.66=104 RPM
設(shè)備額定轉(zhuǎn)矩=4.8×28.7=138Nm
 
參考OGD電機(jī)選型樣本，OGDSK214K13電機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性如下：

減速比i為14.13，最高輸出轉(zhuǎn)速210rpm，輸出轉(zhuǎn)矩大于140Nm，滿足驅(qū)動(dòng)要求。
 
3.     變頻器選型：
OGD電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)為：1.7Nm/A
138Nm需要的驅(qū)動(dòng)電流：

查閱Danfoss FC302變頻器選型手冊(cè)，F(xiàn)C302P2K2T5變頻器額定輸出電流5.6A，與此電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流相匹配。
 
三．機(jī)械安裝：
安裝OGD需要按現(xiàn)場(chǎng)條件準(zhǔn)備輔助支架和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這些附件的機(jī)械尺寸如下圖：

預(yù)先準(zhǔn)備好安裝附件，現(xiàn)場(chǎng)安裝就會(huì)非常簡(jiǎn)便。
 
四．升級(jí)改造的軟件變動(dòng)：
由于原系統(tǒng)為1臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)同步電機(jī)，改造的系統(tǒng)為兩臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)OGD電機(jī)，因此改造的設(shè)計(jì)出現(xiàn)兩種方案。
第一種方案，不動(dòng)PLC程序，一臺(tái)FC302做主機(jī)，加裝MCA114 Profibus-DP通訊卡，接入原DP現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。主機(jī)接線圖如下：

另一臺(tái)變頻器做從機(jī)，采用丹佛斯特有的脈沖主從控制方式，跟隨主機(jī)輸出。實(shí)踐證明此種控制方式生立，兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速同步性非常好，轉(zhuǎn)速只有很小的誤差。唯一的缺點(diǎn)是從機(jī)的報(bào)警狀態(tài)無法被系統(tǒng)檢測(cè)到。
 
為使改造系統(tǒng)完美，在第一種方案試機(jī)成功以后，我們又為客戶設(shè)計(jì)了第二套改造方案，將從機(jī)變頻器也加入到DP總線上，

增加了21號(hào)站，配置I/O地址為PIB316~323，PQB324~327。程序增加network6，使從機(jī)的控制命令與20號(hào)站（主機(jī)）的完全相同。修改原報(bào)警程序，合并從機(jī)的報(bào)警。程序下載以后系統(tǒng)工作正常。
 
變頻器主要參數(shù)設(shè)置：

 
五．改造后運(yùn)行效果：

柜內(nèi)變頻器安裝和現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)安裝效果圖：
 
 

參考文獻(xiàn)

[1] VLT5000操作說明. MG51A841. Danfoss
[2] FC300編程指南. FC300 Programming Guide. MG33MI02. Danfoss
[3] OGD操作手冊(cè). OGD Operation Instructions. MG75c402. Danfoss