簡(jiǎn)要說明
在卷染機(jī)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(jiǎn)潔、控制效果優(yōu)良、系統(tǒng)成本下降等特點(diǎn)，另外，本文詳細(xì)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(jī)上的應(yīng)用情況。
目前，在紡織品加工市場(chǎng)中，布匹染色是重要的一道工序。卷染機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)控制方面要求具備自動(dòng)計(jì)數(shù)（上布道數(shù)）、自動(dòng)掉頭（來回多次漂白或染色）、自動(dòng)停車（急停且穩(wěn)定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整個(gè)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(duì)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的自控控制水平要求較高。本文以一個(gè)工程實(shí)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(jī)的工藝控制要求，從另一個(gè)角度，闡述了在卷染機(jī)中采用異步電機(jī)控制的解決方案。
卷染機(jī)工作時(shí)，是一個(gè)中心軸卷曲控制系統(tǒng)。成品坯布首先通過上布電機(jī)勻速卷到其中的一個(gè)滾筒上，滾筒的傳動(dòng)軸上安裝有計(jì)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(gè)脈沖），此時(shí)卷染機(jī)專用張力控制器計(jì)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(dòng)軸，卷到另外一個(gè)滾筒上面并纏緊，開動(dòng)卷染機(jī)，便可進(jìn)行坯布的染色。此時(shí)兩個(gè)滾筒朝著同一個(gè)方向運(yùn)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(shí)間一致，也就是線速度要保持恒定。這是一個(gè)沒有線速度反饋，同樣，也沒有張力反饋的驅(qū)動(dòng)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來達(dá)到該種獨(dú)特的要求。
該卷染機(jī)以卷染機(jī)專用張力控制器作為主控制器，采用觸摸屏作為人機(jī)界面，它主要完成的是張力，線速度的設(shè)定，布道計(jì)數(shù)，相應(yīng)匹配頻率，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的給定，以及相關(guān)邏輯動(dòng)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(tái)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(shí)刻，卷染機(jī)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(cè)量該布卷的直徑，把這個(gè)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(jì)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(shí)實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，且誤差較小?？刂破魍ㄟ^實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，用戶設(shè)定的張力、線速度，準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩（收卷電機(jī)）和匹配頻率（放卷電機(jī)），通過串行485通訊，傳輸給CHV變頻器作為控制收、放卷電機(jī)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(shí)現(xiàn)的。
由卷染機(jī)的工作原理可知，放卷側(cè)的電機(jī)始終處于發(fā)電狀態(tài)，通常的做法都是采用制動(dòng)單元加制動(dòng)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(duì)于卷染機(jī)這樣長(zhǎng)期工作在發(fā)電狀態(tài)下的設(shè)備來說，這種方式對(duì)電能的浪費(fèi)是很大的，同時(shí)，也因?yàn)橐鋫浯蟮碾娮柘涠加秒姎饪刂乒竦目臻g。CHV高性能矢量變頻器可以方便支持公用直流母線，將兩臺(tái)變頻器的直流母線直接并聯(lián)，這樣卷染機(jī)正常工作時(shí)，因?yàn)榉啪碇苿?dòng)所產(chǎn)生的電量通過并聯(lián)的母線又回饋到收卷的電機(jī)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(shí)候，兩臺(tái)電機(jī)都處于發(fā)電狀態(tài)，在其中的一臺(tái)變頻器上面仍舊并聯(lián)了一個(gè)制動(dòng)電阻，這個(gè)制動(dòng)電阻的工作是短時(shí)的，能耗很小，主要是防止在系統(tǒng)停車時(shí)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(jī)，達(dá)到了性價(jià)比最優(yōu)的要求，為卷染行業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代提供了優(yōu)秀解決方案。
卷染機(jī)控制示意圖
