EV510變頻器在卷染機(jī)上的應(yīng)用
█ 簡要說明
在卷染機(jī)控制中，采用專用張力控制器加雙變頻調(diào)速器，具有配置簡潔、控制效果優(yōu)良、系統(tǒng)成本下降等特點(diǎn)。本文將詳細(xì)介紹，歐陸電氣有限公司自主研制的新一代EV510高性能矢量變頻器在SW1500卷染機(jī)上的應(yīng)用情況。
█ 卷染機(jī)工藝要求
目前，在紡織品加工市場中，布匹染色是重要的一道工序。卷染機(jī)主要實現(xiàn)對成品坯布進(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計數(shù)（上布道數(shù)）、自動掉頭（來回多次漂白或染色）、自動停車（急停且穩(wěn)定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整個加工工藝過程中，要求保持布匹的拉伸張力和線速度恒定，因此對整個機(jī)械傳動系統(tǒng)的自控控制水平要求較高。本文以一個工程實例來說明，EV510系列完成卷染機(jī)的工藝控制要求，從另一個角度，闡述了在卷染機(jī)中采用異步電機(jī)控制的可行解決方案。
█ 卷染機(jī)的控制
SW1500卷染機(jī)機(jī)械控制示意圖如下：
卷染機(jī)機(jī)械控制示意圖
該卷染機(jī)使用的是兩臺18.5KW電機(jī)，經(jīng)過減速器拖動滾筒進(jìn)行布匹的染色。卷染機(jī)工作時，是一個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滾筒上，滾筒的傳動軸上安裝有計數(shù)用的接近開關(guān)（即滾筒每旋轉(zhuǎn)一卷，接近開關(guān)產(chǎn)生一個脈沖），此時卷染機(jī)專用張力控制器計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、連動軸，卷到另外一個滾筒上面并纏緊，開動卷染機(jī)，便可進(jìn)行坯布的染色。此時兩個滾筒朝著同一個方向運(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)過染液的時間一致，也就是線速度要保持恒定。這是一個沒有線速度反饋，同樣，也沒有張力反饋的驅(qū)動控制系統(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)電氣控制示意圖如下：
該卷染機(jī)以卷染機(jī)專用張力控制器作為主控制器，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)矩的計算，自動調(diào)頭、自動停車等相關(guān)邏輯動作的控制。變頻器和控制器之間采用485通訊（Modbus RTU通訊協(xié)議）。由控制示意圖可見：兩臺完全一樣的變頻器（18.5kw），它們均工作于有PG矢量控制模式下。上布時刻，卷染機(jī)專用張力控制器記錄下卷在滾筒上面的布匹圈數(shù)，然后由操作工測量該布匹的厚度，把這個值輸入到控制器，控制器將根據(jù)坯布的厚度和布匹的圈數(shù)，可以計算出滾筒的直徑。采用這種厚度積分法可以輕松獲得時實轉(zhuǎn)動半徑，且誤差較小。控制器通過實轉(zhuǎn)動半徑，用戶設(shè)定的張力、線速度，準(zhǔn)確計算出相應(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EV510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，其中，恒張力控制是利用矢量變頻器的轉(zhuǎn)矩控制來實現(xiàn)的。
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單元加制動電阻，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，這種方式對電能的浪費(fèi)是很大的，同時，也因為要配備大的電阻箱而占用電氣控制柜的空間。OULU高性能矢量變頻器可以方便支持公用直流母線，將兩臺變頻器的直流母線直接并聯(lián)，這樣卷染機(jī)正常工作時，因為放卷制動所產(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候，兩臺電機(jī)都處于發(fā)電狀態(tài)，在其中的一臺變頻器上面仍舊并聯(lián)了一個制動電阻，這個制動電阻的工作是短時的，能耗很小，主要是防止在系統(tǒng)停車時造成的變頻器過壓故障。
█ 變頻器主要參數(shù)的設(shè)置
卷染機(jī)中兩臺變頻器因要實現(xiàn)完全相同之功能，只是所處時間不同而已。變頻器主要參數(shù)設(shè)置如下：
P0-01 1： 有PG矢量控制
P0-02 2： 通訊指令通道
P0-03 9： 遠(yuǎn)程通訊設(shè)定
P0-17 0.5 加速時間
P0-18 0.5 減速時間
P6-12 0.6 停機(jī)制動等待時間
P6-13 80.0 停機(jī)直流制動電流
P6-14 5.0 停機(jī)直流制動時間
A2-27 1024 編碼器線數(shù)（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）
Pd-02 兩臺變頻器分別設(shè)置為1或者2
Pd-00 4 19200BPS
Pd-01 2 奇校驗
Pd-03 5 通訊應(yīng)答延時
█ 總結(jié)
采用EV510高性能矢量變頻器控制卷染機(jī)，相對于直流調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到了很高的性價比，為卷染行業(yè)產(chǎn)品升級換代提供了不錯的解決方案。
█ 參考文獻(xiàn)
《SW1500卷染機(jī)使用說明書》
《EV510系列矢量變頻器說明書》
