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PLC加双变频调速器在卷染机上的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-05  浏览次数:108
核心提示:目前,在纺织品加工市场中,布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数(上布道数)、自动掉头(来回多次漂白或染色)、自动停车(急停且稳定,不能有布匹松弛或下垂)等功能。在整个加工工艺过程中,要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定,因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。

深圳市伟创电气有限公司

在卷染机控制中,采用PLC加双变频调速器,具有配置简洁、控制效果优良、降低系统成本等特点。本文将详细介绍深圳市伟创电气有限公司AC90系列高性能矢量变频器在卷染机上的应用情况。

应用需求分析

目前,在纺织品加工市场中,布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数(上布道数)、自动掉头(来回多次漂白或染色)、自动停车(急停且稳定,不能有布匹松弛或下垂)等功能。在整个加工工艺过程中,要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定,因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。

卷染机工艺

卷染机使用的是两台三相异步电机,经过减速器拖动滚筒进行布匹的染色。卷染机工作时,是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上,滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关(即滚筒每旋转一卷,接近开关产生一个脉冲),此时卷染机专用张力控制器计下一整匹坯布的道数。

上卷完毕后,采用人工的方式把布匹的一头,穿过染池、连动轴,卷到另外一个滚筒上面并缠紧,开动卷染机,便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转,控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定,并且坯布经过染液的时间一致,也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈的过程,同样,也没有张力反馈的驱动控制系统,因此,控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率以及收卷变频器的输出转矩来达到该种独特的要求。

卷染机控制

卷染机以PLC作为主控制器,采用触摸屏作为人机界面,它主要完成的是布匹张力、运行线速度、布匹厚度、来回卷染次数的设定,放卷电机的运行频率、收卷电机输出转矩的计算,自动调头、自动停车等相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485通讯(ModbusRTU通讯协议)。由控制示意图可见:两台完全一样的变频器,它们均工作于有PG矢量控制模式下。

上布时刻,PLC控制器记录下卷在滚筒上面的布匹圈数,然后由操作工测量该布匹的厚度,把这个值输入到控制器,控制器将根据坯布的厚度和布匹的圈数,可以精确计算出滚筒的直径。采用这种厚度积分法可以轻松获得时实转动半径,且误差较小。PLC通过实时转动半径,用户设定的张力、线速度,准确计算出相应的转矩(收卷电机)和匹配频率(放卷电机),通过串行485通讯,传输给AC90变频器作为控制收、放卷电机的基本参数,从而保证了恒线速度与恒张力的控制。

伟创电气推出的AC90张力专用变频器对于织造设备、化纤设备以及关键纺织器材等进行了不同程度的技术改进和提升,特别是体现了与高端主机设备配合的适应性与兼容性;使得纺织行业更高效、节能、环保、自动化程度更高。

AC90系列变频器是一款高性能矢量型张力控制专用变频器,产品采用了与目前国际最领先完全同步的转矩模式下的开环张力控制技术,不仅具有与国际高端变频器同样优越的控制性能,还结合了中国张力控制行业的应用特点,进一步强化了产品的可靠性、稳定性与调试的简易性,能更好的满足张力控制的要求。产品通过对输出转矩的控制和自动卷径计算来保持张力的恒定,无需安装张力传感器无需反馈当前位置和张力的外部信号,在大部分场合甚至不需要安装速度反馈的旋转编码器就能完成张力控制,且采用先进的转矩识别算法,可以自动补偿转动惯量、静止和滑动时的摩擦力,从而从根本上保证了材料加工时提供前后一致的张力控制特性;采用智能卷径识别,识别精度高,抗扰动能力强。

AC90张力控制专用变频器为满足不同客户的需求,提供了两种基本的控制方式。控制方式包括:

速度控制模式:变频器通过控制输出频率来控制电机的转速,电机的输出转矩由负载侧决定,但会被限制在最大输出转矩之内,适用于各类调速用途;

转矩控制模式:变频器以控制变频器输出转矩为目标,电机转速由负载侧决定,但会被限制在设定范围之内。该方式下,用户可设定张力值,再通过变频器自带的卷径计算功能,实现张力开环控制。

AC90张力控制专用变频器可以完全替代力矩电机、直流电机、张力控制器而独立的构成张力控制系统,使控制系统更加简洁、易于维护并获得更好的张力控制性能。

系统特点

由卷染机的工作原理可知,放卷侧的电机始终处于发电状态,通常的做法都是采用制动单元加制动电阻,将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说,这种方式对电能的浪费是很大的,同时,也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。

由可以方便支持公用直流母线,将两台变频器的直流母线直接并联,这样卷染机正常工作时,因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上,从而使电能得到充分利用,极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候,两台电机都处于发电状态,在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻,这个制动电阻的工作是短时的,能耗很小,主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。

结束语

伟创电气AC90高性能矢量变频器是针对纺织、印刷、薄膜等行业需要张力控制的卷绕需求而设计的专用变频器,其优秀的转矩控制精度、精准的卷径计算功能、完美的锥度控制功能,使得AC90在张力卷绕行业获得了用户的一致好评。在卷染机应用中采用伟创电气开发的AC90高性能矢量变频器控制卷染机,相对于直流调速系统,达到了很高的性价比,为卷染行业产品的升级换代提供了一套优秀的传控解决方案。


 
关键词: 卷染机 伟创电气 PLC控制器 变频器

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