一．概述：
某饮料包装线的套标机传输皮带使用两台同步电机作传动电机，用一台Danfoss VLT5000变频器内置Profibus-DP通讯卡，同时驱动两台同步电机。由于电机已经使用多年，需要更换。但是原电机采购成本较高，供货时间也较长，因此上海变频器技术服务中心选择如下解决方案：
用两台Danfoss OGD电机替换原SSB Duradrive同步电机，用2台FC302驱动器内置MCA114 Profibus-DP通讯卡驱动两台OGD电机，替换原系统的VLT5000变频器。
 
二．项目理论分析：
1.     原设备的设计原理

 
套标机输入侧送瓶使用螺杆推进，螺杆推进起到分瓶作用；输出侧送瓶采用传输皮带，传输皮带的线速度比螺杆高，起到拉开间距的作用。为使套标准确，要求传输皮带的转速与分瓶推进螺杆的转速保持精确的速度比。分瓶推进螺杆上安装主编码器，主编码器信号既用于套标又用于传输皮带的速度控制。传输皮带如果用伺服驱动的话，的确可以做到很精确的速度比控制，但是此处的应用不需要伺服级的精度；传输皮带如果用异度电机驱动的话，必须要在异步电机上加装编码器，采用电子角度同步控制方式才能保证精确的速比控制；原设计使用同步电机加VLT5000变频器的方案，非常简单地解决了高精度同步速比控制的问题，因为同步电机的转速与变频器输出频率成严格正比，而VLT5000变频器输出频率又能与脉冲输入频率保持严格比例关系，结果使传输带的速度与分瓶推进螺杆的转速保持高精度速度比例。
通过上面的分析，可知用丹佛斯OGD永磁同步电机替换原同步电机是最简单可行的替换方案。
 
2.     OGD电机选型
原永磁同步电机规格：
电机额定转速：3000 RPM
电机额定功率：1.5kW
可以算出电机额定转矩为4.8Nm
实测原电机总减速比约：28.7
设备额定转速=3000/28.66=104 RPM
设备额定转矩=4.8×28.7=138Nm
 
参考OGD电机选型样本，OGDSK214K13电机的转速-转矩特性如下：

减速比i为14.13，最高输出转速210rpm，输出转矩大于140Nm，满足驱动要求。
 
3.     变频器选型：
OGD电机的转矩常数为：1.7Nm/A
138Nm需要的驱动电流：

查阅Danfoss FC302变频器选型手册，FC302P2K2T5变频器额定输出电流5.6A，与此电机的驱动电流相匹配。
 
三．机械安装：
安装OGD需要按现场条件准备辅助支架和转动轴，这些附件的机械尺寸如下图：

预先准备好安装附件，现场安装就会非常简便。
 
四．升级改造的软件变动：
由于原系统为1台变频器驱动两台同步电机，改造的系统为两台变频器驱动两台OGD电机，因此改造的设计出现两种方案。
第一种方案，不动PLC程序，一台FC302做主机，加装MCA114 Profibus-DP通讯卡，接入原DP现场网络。主机接线图如下：

另一台变频器做从机，采用丹佛斯特有的脉冲主从控制方式，跟随主机输出。实践证明此种控制方式生立，两台电机转速同步性非常好，转速只有很小的误差。唯一的缺点是从机的报警状态无法被系统检测到。
 
为使改造系统完美，在第一种方案试机成功以后，我们又为客户设计了第二套改造方案，将从机变频器也加入到DP总线上，

增加了21号站，配置I/O地址为PIB316~323，PQB324~327。程序增加network6，使从机的控制命令与20号站（主机）的完全相同。修改原报警程序，合并从机的报警。程序下载以后系统工作正常。
 
变频器主要参数设置：

 
五．改造后运行效果：

柜内变频器安装和现场电机安装效果图：
 
 

参考文献

[1] VLT5000操作说明. MG51A841. Danfoss
[2] FC300编程指南. FC300 Programming Guide. MG33MI02. Danfoss
[3] OGD操作手册. OGD Operation Instructions. MG75c402. Danfoss