汇川变频器在卷染机恒张力恒线速度控制中的应用

汇丰变频器在卷取机恒张力恒线速度控制中的应用1、引言卷染机适合当前市场对多品种少量织物的染色需求，可间歇生产，发展前景越来越广阔。 卷染机的控制要求具有自动记录、自动计数、自动转换、自动翻转、自动停车、防坠落液等功能，通过整个过程要求布匹的张力和线速度保持一定，系统的自控水平较高。 国内较传统的卷染机大部分采用双直流电机控制，只能达到近似的恒张力控制效果。 也有采用单变频器的卷染机，开卷采用异步电动机直流制动方式，收纳卷绕用接触器，切换变频器和直流制动。 以上方案分析了其原理，是存在较大误差时的近似结果，因此控制效果不大令人满意。 进口的高级卷染机，既有采用伺服控制的，也有通过高价的工程型变频器实现的，效果理想，但对国内用户来说成本压力很大。 本文在一个工程实例中介绍了HSBC张力控制专用变频器精密巧妙地完成卷染机的工艺要求。 CLM158巨大卷染机技术指标：门宽： 18003600mm 最大卷径： 1500mm 车速： 20150m/min 最高温度： 98 张力调整范围： 3001000N2、图3至图4图4是卷染机功能的示意图，这是典型的中心卷曲控制。 未染色的布匹首先用上布马达缠绕，在辊的传动轴上安装了计数用的接近开关。 此时，控制系统计算布匹的路径，卷完，人工地将布匹的一方卷在另一方的滚子上，如果包装权牢固的话就开始正常工作。 此时，控制要求两个辊向同一方向旋转，使布匹的张力保持一定，使布匹的染液经过时间保持一定，即使线速度保持一定。 这是一个没有线速度反馈的驱动系统，线速度实际上是根据滚子的半径而变化的。 因此，控制系统必须满足这种独特的要求。 汇丰MD 330变频器为卷染机的高性能控制提供了理想的驱动平台。 江苏地区各卷机厂商和最终用户的实际使用情况表明，采用MD330控制卷机，考虑到控制性能和成本之间的要求，为该行业产品的升级提供了良好的解决方案。 以平幅丝绸棉布尼龙人工和合成丝等织物中CLM158巨大恒张力卷染机的工艺实例为参考，说明HSBCmd330高性能矢量控制变频器在行业的应用2 .采用张力控制专用变频器的卷染机电气系统卷染机的控制分为温度控制和传动控制两部分，本文着重阐述了张力和线速度控制相关驱动部分的控制。 图5该染色机的控制系统以西门子为控制器，触摸屏为人机界面，主要完成了张力、线速度的设定、织物厚度的测量以及相关逻辑动作的控制。 变频器与PLC之间采用485通信。 采用通信方式的优点是，可以随时了解变频器的主要变量信息，减少接线，使系统整体看起来紧凑。 配线图在图5中可见。由图可知，两台完全相同的逆变器在闭环矢量控制模式下工作，染色机在接近满卷时以较低的频率(13Hz )较长地工作，因此采用高线数的编码器有助于提高低旋转时的控制性能，并且考虑到散热，逆变器专用的电动机卷布时，PLC记录该布卷在滚筒上的总卷数，工人测定该布的直径，将该值输入HMI后，PLC就可以根据直径和总卷数，正确计算出单层布的厚度。 用这种方法得到布厚，误差很小。 布厚通过485通信传送至MD330张力控制逆变器，成为控制的基本参数。 每个织物的染色所需的张力和染色速度也在HMI上设定，通过PLC传递给变频器。MD330的功能非常强大，除了通常的惯性补偿、卷径计算、摩擦力补偿、锥度计算等张力控制功能外，还具有电缆、打印包等行业卷取控制的自动磁盘更换设计功能：预驱动器。 该功能是根据线速度和卷径的关系，自动计算匹配角速度的功能。 利用这一功能，我们首先可以在卷染机的控制要求中实现一定的线速度控制。 其原理是，根据设定的线速度和布匹的初始直径、布匹的厚度，我们可以使马达的旋转速度一致，直径变化时，辊子每旋转一圈，变换器就会自动减去布匹的厚度，得到新的直径，这种新的直径使变换器也能够恒定张力的控制是利用矢量控制逆变器的转矩控制功能，根据实时张力的设定值、锥度、修正量及卷筒直径算出必要的转矩，间接控制带张力。 该控制方式适用于较低速下的大张力控制，而卷染机是比较典型的这种系统。 在该系统中，逆变器接受从PLC经由485发送来的张力设定值，通过布厚的递归运算求出直径，将张力设定值乘以半径来除以机械系统的齿轮比，这是电动机所需的输出转矩。在该系统中，假定将开卷设定为速度模式，始终以预驱动模式动作，根据辊径的变化计算必要的电动机转速，使布匹的线速度保持一定，卷绕始终以转矩控制模式动作。 一个方向快要结束时，只需切换2台逆变器的卷绕/回卷控制模式和预驱动器即可。 这是逻辑上相反的信号组，使用继电器可以得到。卷染机的工作原理表明，开卷的电机始终处于发电模式，通常采用制动单元、制动电阻，将制动产生的能量作为热量消耗。 对于像卷染机这样多年以发电模式工作的设备来说，这种方式的电能浪费是很大的。 HSBC变频器能够很容易地支持共同的直流母线，我们在实践中将两台变频器的P N母线直接并联，正常的动作制动产生的能量通过并联的母线返回拖动的电机。 急速减速时，为了考虑2台电机成为发电状态的可能性，在一个逆变器上并联连接制动电阻，该电阻的动作为短时间，耗电小。 通常卷染机控制盘下的大电阻箱可以完全取消，既节约能源，又避开了大热源，提高了系统的可靠性。三、结束语本系统在优化参数值后，完全解决了设备试验机速度150米/min非常稳定、直流电机张力控制不充分和稳定的问题。 为了安全设备，第一组系统在染槽底部转移辊上安装张力传感器监测布匹张力，根据传感器检测数据，该系统张力控制非常稳定，稳定时变动不足5%，快速加减速度动态过程变动不足15%。 从传感器也可以看出控制中锥度系数的作用，但这些性能、功能在以往的直流电机中是无法实现的。 在共用母线方式下，设备效率为90-95%，节电率为40%左右。 并且，本系统的电气部件配置简洁、逻辑清晰，考虑到控制要求