在卷染機(jī)控制中，采用PLC加雙變頻調(diào)速器，具有配置簡潔、控制效果優(yōu)良、降低系統(tǒng)成本等特點(diǎn)。本文將詳細(xì)介紹深圳市偉創(chuàng)電氣有限公司AC90系列高性能矢量變頻器在卷染機(jī)上的應(yīng)用情況。

應(yīng)用需求分析

    目前，在紡織品加工市場(chǎng)中，布匹染色是重要的一道工序。卷染機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)成品坯布進(jìn)行漂白、上色、整壓磨面等相關(guān)紡織品加工工藝的完成。卷染機(jī)控制方面要求具備自動(dòng)計(jì)數(shù)（上布道數(shù)）、自動(dòng)掉頭（來回多次漂白或染色）、自動(dòng)停車（急停且穩(wěn)定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整個(gè)加工工藝過程中，要求保持布匹的拉伸張力和線速度恒定，因此對(duì)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的自控控制水平要求較高。

卷染機(jī)工藝

卷染機(jī)機(jī)械外形圖如圖1所示。

圖1卷染機(jī)機(jī)械外形圖

    該卷染機(jī)使用的是兩臺(tái)三相異步電機(jī)，經(jīng)過減速器拖動(dòng)滾筒進(jìn)行布匹的染色。卷染機(jī)工作時(shí)，是一個(gè)中心軸卷曲控制系統(tǒng)。成品坯布首先通過上布電機(jī)勻速卷到其中的一個(gè)滾筒上，滾筒的傳動(dòng)軸上安裝有計(jì)數(shù)用的接近開關(guān)（即滾筒每旋轉(zhuǎn)一卷，接近開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)脈沖），此時(shí)卷染機(jī)專用張力控制器計(jì)下一整匹坯布的道數(shù)。

    上卷完畢后，采用人工的方式把布匹的一頭，穿過染池、連動(dòng)軸，卷到另外一個(gè)滾筒上面并纏緊，開動(dòng)卷染機(jī)，便可進(jìn)行坯布的染色。此時(shí)兩個(gè)滾筒朝著同一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，控制的要求是始終要保持坯布上的拉伸張力恒定，并且坯布經(jīng)過染液的時(shí)間一致，也就是線速度要保持恒定。這是一個(gè)沒有線速度反饋的過程，同樣，也沒有張力反饋的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，因此，控制系統(tǒng)需要適當(dāng)調(diào)整放卷變頻器的輸出頻率以及收卷變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩來達(dá)到該種獨(dú)特的要求。

卷染機(jī)控制

卷染機(jī)控制示意圖如圖2所示。

圖2卷染機(jī)控制示意圖

    該卷染機(jī)以PLC作為主控制器，采用觸摸屏作為人機(jī)界面，它主要完成的是布匹張力、運(yùn)行線速度、布匹厚度、來回卷染次數(shù)的設(shè)定，放卷電機(jī)的運(yùn)行頻率、收卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，自動(dòng)調(diào)頭、自動(dòng)停車等相關(guān)邏輯動(dòng)作的控制。變頻器和控制器之間采用485通訊（ModbusRTU通訊協(xié)議）。由控制示意圖可見：兩臺(tái)完全一樣的變頻器，它們均工作于有PG矢量控制模式下。

     上布時(shí)刻，PLC控制器記錄下卷在滾筒上面的布匹圈數(shù)，然后由操作工測(cè)量該布匹的厚度，把這個(gè)值輸入到控制器，控制器將根據(jù)坯布的厚度和布匹的圈數(shù)，可以精確計(jì)算出滾筒的直徑。采用這種厚度積分法可以輕松獲得時(shí)實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，且誤差較小。PLC通過實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，用戶設(shè)定的張力、線速度，準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩（收卷電機(jī)）和匹配頻率（放卷電機(jī)），通過串行485通訊，傳輸給AC90變頻器作為控制收、放卷電機(jī)的基本參數(shù)，從而保證了恒線速度與恒張力的控制。

    偉創(chuàng)電氣推出的AC90張力專用變頻器對(duì)于織造設(shè)備、化纖設(shè)備以及關(guān)鍵紡織器材等進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改進(jìn)和提升，特別是體現(xiàn)了與高端主機(jī)設(shè)備配合的適應(yīng)性與兼容性；使得紡織行業(yè)更高效、節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化程度更高。

    AC90系列變頻器是一款高性能矢量型張力控制專用變頻器，產(chǎn)品采用了與目前國際最領(lǐng)先完全同步的轉(zhuǎn)矩模式下的開環(huán)張力控制技術(shù)，不僅具有與國際高端變頻器同樣優(yōu)越的控制性能，還結(jié)合了中國張力控制行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化了產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性與調(diào)試的簡易性，能更好的滿足張力控制的要求。產(chǎn)品通過對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的控制和自動(dòng)卷徑計(jì)算來保持張力的恒定，無需安裝張力傳感器無需反饋當(dāng)前位置和張力的外部信號(hào)，在大部分場(chǎng)合甚至不需要安裝速度反饋的旋轉(zhuǎn)編碼器就能完成張力控制，且采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩識(shí)別算法，可以自動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、靜止和滑動(dòng)時(shí)的摩擦力，從而從根本上保證了材料加工時(shí)提供前后一致的張力控制特性；采用智能卷徑識(shí)別，識(shí)別精度高，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)。

    AC90張力控制專用變頻器為滿足不同客戶的需求，提供了兩種基本的控制方式?？刂品绞桨ǎ?/p>

速度控制模式：變頻器通過控制輸出頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩由負(fù)載側(cè)決定，但會(huì)被限制在最大輸出轉(zhuǎn)矩之內(nèi)，適用于各類調(diào)速用途；

    轉(zhuǎn)矩控制模式：變頻器以控制變頻器輸出轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)，電機(jī)轉(zhuǎn)速由負(fù)載側(cè)決定，但會(huì)被限制在設(shè)定范圍之內(nèi)。該方式下，用戶可設(shè)定張力值，再通過變頻器自帶的卷徑計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)張力開環(huán)控制。

    AC90張力控制專用變頻器可以完全替代力矩電機(jī)、直流電機(jī)、張力控制器而獨(dú)立的構(gòu)成張力控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加簡潔、易于維護(hù)并獲得更好的張力控制性能。

系統(tǒng)特點(diǎn)

    由卷染機(jī)的工作原理可知，放卷側(cè)的電機(jī)始終處于發(fā)電狀態(tài)，通常的做法都是采用制動(dòng)單元加制動(dòng)電阻，將負(fù)載回饋給變頻器的電能以熱量的形式消耗掉。對(duì)于卷染機(jī)這樣長期工作在發(fā)電狀態(tài)下的設(shè)備來說，這種方式對(duì)電能的浪費(fèi)是很大的，同時(shí)，也因?yàn)橐鋫浯蟮碾娮柘涠加秒姎饪刂乒竦目臻g。

     由可以方便支持公用直流母線，將兩臺(tái)變頻器的直流母線直接并聯(lián)，這樣卷染機(jī)正常工作時(shí)，因?yàn)榉啪碇苿?dòng)所產(chǎn)生的電量通過并聯(lián)的母線又回饋到收卷的電機(jī)上，從而使電能得到充分利用，極大地提高了電能的使用效率。但是在快速停車的時(shí)候，兩臺(tái)電機(jī)都處于發(fā)電狀態(tài)，在其中的一臺(tái)變頻器上面仍舊并聯(lián)了一個(gè)制動(dòng)電阻，這個(gè)制動(dòng)電阻的工作是短時(shí)的，能耗很小，主要是防止在系統(tǒng)停車時(shí)造成的變頻器過壓故障。

圖3偉創(chuàng)電氣開發(fā)的AC90系列高性能矢量變頻器

結(jié)束語

    偉創(chuàng)電氣AC90高性能矢量變頻器是針對(duì)紡織、印刷、薄膜等行業(yè)需要張力控制的卷繞需求而設(shè)計(jì)的專用變頻器，其優(yōu)秀的轉(zhuǎn)矩控制精度、精準(zhǔn)的卷徑計(jì)算功能、完美的錐度控制功能，使得AC90在張力卷繞行業(yè)獲得了用戶的一致好評(píng)。在卷染機(jī)應(yīng)用中采用偉創(chuàng)電氣開發(fā)的AC90高性能矢量變頻器控制卷染機(jī)，相對(duì)于直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到了很高的性價(jià)比，為卷染行業(yè)產(chǎn)品的升級(jí)換代提供了一套優(yōu)秀的傳控解決方案。