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     在卷染機控制中，采用PLC加雙變頻調速器，具有配置簡潔、控制效果優良、降低系統成本等特點。本文將詳細介紹深圳市偉創電氣有限公司AC90系列高性能矢量變頻器在卷染機上的應用情況。

應用需求分析

    目前，在紡織品加工市場中，布匹染色是重要的一道工序。卷染機主要實現對成品坯布進行漂白、上色、整壓磨面等相關紡織品加工工藝的完成。卷染機控制方面要求具備自動計數（上布道數）、自動掉頭（來回多次漂白或染色）、自動停車（急停且穩定，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，因此對整個機械傳動系統的自控控制水平要求較高。

卷染機工藝

卷染機機械外形圖如圖1所示。

圖1卷染機機械外形圖

    該卷染機使用的是兩臺三相異步電機，經過減速器拖動滾筒進行布匹的染色。卷染機工作時，是一個中心軸卷曲控制系統。成品坯布首先通過上布電機勻速卷到其中的一個滾筒上，滾筒的傳動軸上安裝有計數用的接近開關（即滾筒每旋轉一卷，接近開關產生一個脈沖），此時卷染機專用張力控制器計下一整匹坯布的道數。

    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，便可進行坯布的染色。此時兩個滾筒朝著同一個方向運轉，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的過程，同樣，也沒有張力反饋的驅動控制系統，因此，控制系統需要適當調整放卷變頻器的輸出頻率以及收卷變頻器的輸出轉矩來達到該種獨特的要求。

卷染機控制

卷染機控制示意圖如圖2所示。

圖2卷染機控制示意圖

    該卷染機以PLC作為主控制器，采用觸摸屏作為人機界面，它主要完成的是布匹張力、運行線速度、布匹厚度、來回卷染次數的設定，放卷電機的運行頻率、收卷電機輸出轉矩的計算，自動調頭、自動停車等相關邏輯動作的控制。變頻器和控制器之間采用485通訊（ModbusRTU通訊協議）。由控制示意圖可見：兩臺完全一樣的變頻器，它們均工作于有PG矢量控制模式下。

     上布時刻，PLC控制器記錄下卷在滾筒上面的布匹圈數，然后由操作工測量該布匹的厚度，把這個值輸入到控制器，控制器將根據坯布的厚度和布匹的圈數，可以精確計算出滾筒的直徑。采用這種厚度積分法可以輕松獲得時實轉動半徑，且誤差較小。PLC通過實時轉動半徑，用戶設定的張力、線速度，準確計算出相應的轉矩（收卷電機）和匹配頻率（放卷電機），通過串行485通訊，傳輸給AC90變頻器作為控制收、放卷電機的基本參數，從而保證了恒線速度與恒張力的控制。

    偉創電氣推出的AC90張力專用變頻器對于織造設備、化纖設備以及關鍵紡織器材等進行了不同程度的技術改進和提升，特別是體現了與高端主機設備配合的適應性與兼容性；使得紡織行業更高效、節能、環保、自動化程度更高。

    AC90系列變頻器是一款高性能矢量型張力控制專用變頻器，產品采用了與目前國際最領先完全同步的轉矩模式下的開環張力控制技術，不僅具有與國際高端變頻器同樣優越的控制性能，還結合了中國張力控制行業的應用特點，進一步強化了產品的可靠性、穩定性與調試的簡易性，能更好的滿足張力控制的要求。產品通過對輸出轉矩的控制和自動卷徑計算來保持張力的恒定，無需安裝張力傳感器無需反饋當前位置和張力的外部信號，在大部分場合甚至不需要安裝速度反饋的旋轉編碼器就能完成張力控制，且采用先進的轉矩識別算法，可以自動補償轉動慣量、靜止和滑動時的摩擦力，從而從根本上保證了材料加工時提供前后一致的張力控制特性；采用智能卷徑識別，識別精度高，抗擾動能力強。

    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。控制方式包括：

速度控制模式：變頻器通過控制輸出頻率來控制電機的轉速，電機的輸出轉矩由負載側決定，但會被限制在最大輸出轉矩之內，適用于各類調速用途；

    轉矩控制模式：變頻器以控制變頻器輸出轉矩為目標，電機轉速由負載側決定，但會被限制在設定范圍之內。該方式下，用戶可設定張力值，再通過變頻器自帶的卷徑計算功能，實現張力開環控制。

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

系統特點

    由卷染機的工作原理可知，放卷側的電機始終處于發電狀態，通常的做法都是采用制動單元加制動電阻，將負載回饋給變頻器的電能以熱量的形式消耗掉。對于卷染機這樣長期工作在發電狀態下的設備來說，這種方式對電能的浪費是很大的，同時，也因為要配備大的電阻箱而占用電氣控制柜的空間。

     由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，這樣卷染機正常工作時，因為放卷制動所產生的電量通過并聯的母線又回饋到收卷的電機上，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，兩臺電機都處于發電狀態，在其中的一臺變頻器上面仍舊并聯了一個制動電阻，這個制動電阻的工作是短時的，能耗很小，主要是防止在系統停車時造成的變頻器過壓故障。

圖3偉創電氣開發的AC90系列高性能矢量變頻器

結束語

    偉創電氣AC90高性能矢量變頻器是針對紡織、印刷、薄膜等行業需要張力控制的卷繞需求而設計的專用變頻器，其優秀的轉矩控制精度、精準的卷徑計算功能、完美的錐度控制功能，使得AC90在張力卷繞行業獲得了用戶的一致好評。在卷染機應用中采用偉創電氣開發的AC90高性能矢量變頻器控制卷染機，相對于直流調速系統，達到了很高的性價比，為卷染行業產品的升級換代提供了一套優秀的傳控解決方案。