在卷染機控制中，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。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上的應(yīng)用情況。

應(yīng)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(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，因此對整個機械傳動系統(tǒng)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(jīng)過減速器拖動滾筒進(jìn)行布匹的染色。卷染機工作時，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，便可進(jìn)行坯布的染色。此時兩個滾筒朝著同一個方向運轉(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的過程，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(shù)的設(shè)定，放卷電機的運行頻率、收卷電機輸出轉(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（ModbusRTU通訊協(xié)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(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(zhuǎn)動半徑，且誤差較小。PLC通過實時轉(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）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(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，進(jìn)一步強化了產(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)品通過對輸出轉(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)編碼器就能完成張力控制，且采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩識別算法，可以自動補償轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，電機的輸出轉(zhuǎn)矩由負(fù)載側(cè)決定，但會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)，電機轉(zhuǎn)速由負(fù)載側(cè)決定，但會被限制在設(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算功能，實現(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、直流電機、張力控制器而獨立的構(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

由卷染機的工作原理可知，放卷側(cè)的電機始終處于發(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(lián)，這樣卷染機正常工作時，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(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。

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。在卷染機應(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，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)品的升級換代提供了一套優(yōu)秀的傳控解決方案。