通常在在卷染機控制中，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，另外，本文詳細介紹，深圳市英威騰電氣有限公司自主研制的新一代CHV高性能矢量變頻器在江蘇省無錫市聯(lián)昌染廠SW1500卷染機上的應用情況。
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(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。本文以一個工程實例來說明，深圳市英威騰電氣有限公司自主研制的新一代CHV 高性能矢量變頻器，精確完成卷染機的工藝控制要求，從另一個角度，闡述了在卷染機中采用異步電機控制的解決方案。
卷染機控制示意圖如下：
卷染機雙變頻控制示意圖
現(xiàn)場應用情況如下：使用的是兩臺18.5KW的變頻器。
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（即滾筒每旋轉(zhuǎn)一卷，接近開關產(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，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)需要適當調(diào)整放卷變頻器的輸出頻率來達到該種獨特的要求。
該卷染機以卷染機專用張力控制器作為主控制器，采用觸摸屏作為人機界面，它主要完成的是張力，線速度的設定，布道計數(shù)，相應匹配頻率，電機輸出轉(zhuǎn)矩的給定，以及相關邏輯動作的控制。變頻器和控制器之間采用485通訊（Modbus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，卷染機專用張力控制器記錄下卷在滾筒上面的總?cè)?shù)，然后由操作工測量該布卷的直徑，把這個值輸入到控制器，控制器將根據(jù)坯布的直徑和總?cè)?shù)，可以精確計算出來單層布的厚度。采用這種方法控制系統(tǒng)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，用戶設定的張力、線速度，準確計算出相應的轉(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CHV變頻器作為控制收、放卷電機的基本參數(shù)。恒張力的控制，則是利用CHV矢量變頻器的轉(zhuǎn)矩控制功能來實現(xiàn)的。
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。CHV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。
總結(jié) 采用CHV矢量變頻器控制的卷染機，達到了性價比最優(yōu)的要求，為卷染行業(yè)產(chǎn)品升級換代提供了優(yōu)秀解決方案。
