一．概述：
某飲料包裝線的套標機傳輸皮帶使用兩臺同步電機作傳動電機，用一臺Danfoss VLT5000變頻器內置Profibus-DP通訊卡，同時驅動兩臺同步電機。由于電機已經使用多年，需要更換。但是原電機采購成本較高，供貨時間也較長，因此上海津信選擇如下解決方案：
用兩臺Danfoss OGD電機替換原SSB Duradrive同步電機，用2臺FC302驅動器內置MCA114 Profibus-DP通訊卡驅動兩臺OGD電機，替換原系統的VLT5000變頻器。
 
二．項目理論分析：
1.     原設備的設計原理

 
套標機輸入側送瓶使用螺桿推進，螺桿推進起到分瓶作用；輸出側送瓶采用傳輸皮帶，傳輸皮帶的線速度比螺桿高，起到拉開間距的作用。為使套標準確，要求傳輸皮帶的轉速與分瓶推進螺桿的轉速保持精確的速度比。分瓶推進螺桿上安裝主編碼器，主編碼器信號既用于套標又用于傳輸皮帶的速度控制。傳輸皮帶如果用伺服驅動的話，的確可以做到很精確的速度比控制，但是此處的應用不需要伺服級的精度；傳輸皮帶如果用異度電機驅動的話，必須要在異步電機上加裝編碼器，采用電子角度同步控制方式才能保證精確的速比控制；原設計使用同步電機加VLT5000變頻器的方案，非常簡單地解決了高精度同步速比控制的問題，因為同步電機的轉速與變頻器輸出頻率成嚴格正比，而VLT5000變頻器輸出頻率又能與脈沖輸入頻率保持嚴格比例關系，結果使傳輸帶的速度與分瓶推進螺桿的轉速保持高精度速度比例。
通過上面的分析，可知用丹佛斯OGD永磁同步電機替換原同步電機是最簡單可行的替換方案。
 
2.     OGD電機選型
原永磁同步電機規格：
電機額定轉速：3000 RPM
電機額定功率：1.5kW
可以算出電機額定轉矩為4.8Nm
實測原電機總減速比約：28.7
設備額定轉速=3000/28.66=104 RPM
設備額定轉矩=4.8×28.7=138Nm
 
參考OGD電機選型樣本，OGDSK214K13電機的轉速-轉矩特性如下：

減速比i為14.13，最高輸出轉速210rpm，輸出轉矩大于140Nm，滿足驅動要求。
 
3.     變頻器選型：
OGD電機的轉矩常數為：1.7Nm/A
138Nm需要的驅動電流：

查閱Danfoss FC302變頻器選型手冊，FC302P2K2T5變頻器額定輸出電流5.6A，與此電機的驅動電流相匹配。
 
三．機械安裝：
安裝OGD需要按現場條件準備輔助支架和轉動軸，這些附件的機械尺寸如下圖：

預先準備好安裝附件，現場安裝就會非常簡便。
 
四．升級改造的軟件變動：
由于原系統為1臺變頻器驅動兩臺同步電機，改造的系統為兩臺變頻器驅動兩臺OGD電機，因此改造的設計出現兩種方案。
第一種方案，不動PLC程序，一臺FC302做主機，加裝MCA114 Profibus-DP通訊卡，接入原DP現場網絡。主機接線圖如下：

另一臺變頻器做從機，采用丹佛斯特有的脈沖主從控制方式，跟隨主機輸出。實踐證明此種控制方式生立，兩臺電機轉速同步性非常好，轉速只有很小的誤差。唯一的缺點是從機的報警狀態無法被系統檢測到。
 
為使改造系統完美，在第一種方案試機成功以后，我們又為客戶設計了第二套改造方案，將從機變頻器也加入到DP總線上，

增加了21號站，配置I/O地址為PIB316~323，PQB324~327。程序增加network6，使從機的控制命令與20號站（主機）的完全相同。修改原報警程序，合并從機的報警。程序下載以后系統工作正常。
 
變頻器主要參數設置：

 
五．改造后運行效果：

柜內變頻器安裝和現場電機安裝效果圖：
 
 

參考文獻

[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. OGD Operation Instructions. MG75c402. Danfoss