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沈陽機電業務處 FAE 孫承誌
摘要：本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao了le台tai達da自zi動dong化hua產chan品pin在zai粗cu紗sha機ji控kong製zhi係xi統tong上shang的de良liang好hao整zheng合he應ying用yong，著zhe重zhong體ti現xian了le台tai達da自zi動dong化hua產chan品pin在zai電dian氣qi控kong製zhi係xi統tong中zhong整zheng合he應ying用yong的de高gao性xing價jia比bi，突tu出chu技ji術shu方fang案an優you勢shi。
關鍵字：PLC HMI 變頻器閉環控製
1 前言
jinshiduonianlai，woguofangzhijixiexingyedezidonghuashuipingyoulemingxiandetigao，zaixinxingfangzhijixieshangpubiancaiyonglezidonghuajishu。zhexiangjishudeneirongbaohanlexianjindexinxichulihekongzhijishu，jiyijisuanjiweihexin，youPLC、工控機、單片機、人機界麵、現場總線等組成的控製係統。先進的驅動技術，有變頻調速、交流伺服、步bu進jin電dian機ji等deng，檢jian測ce傳chuan感gan技ji術shu和he執zhi行xing機ji構gou等deng。棉mian紡fang織zhi設she備bei較jiao有you代dai表biao性xing的de機ji電dian一yi體ti化hua產chan品pin，例li如ru新xin型xing的de粗cu紗sha機ji，應ying用yong了le自zi動dong化hua技ji術shu後hou機ji構gou簡jian化hua，性xing能neng改gai善shan，質zhi量liang提ti高gao，操cao作zuo方fang便bian，提ti升sheng了le設she備bei的de檔dang次ci和he水shui平ping。采cai用yong觸chu摸mo屏ping人ren機ji界jie麵mian，操cao作zuo簡jian單dan方fang便bian。變bian頻pin調tiao速su降jiang低di了le設she備bei的de噪zao音yin和he功gong率lv，減jian少shao了le機ji械xie損sun耗hao，並bing且qie隨sui著zhe業ye內nei人ren士shi對dui紡fang織zhi工gong藝yi的de更geng深shen入ru了le解jie，粗cu紗sha機ji的de功gong能neng更geng加jia的de完wan善shan，使shi國guo產chan粗cu紗sha機ji比bi進jin口kou粗cu紗sha機ji更geng加jia適shi合he在zai國guo內nei應ying用yong。
近幾年來，重定量高效工藝的廣泛應用，使得紡紗新技術推向了更高的發展水平，本文闡述整合DVP係列 PLChebianpinqidengtaidazidonghuachanpindemouxingcushajikongzhixitong，shebeiyingyonggaoxiaofangshagongyijishu，bujintigaoleshebeideshengchanxiaolv，erqiewanshanlekongzhixitongjishupeizhifangan，tigaolecushajishebeigongzuowendingxinghegaoxiaoxing，tongshigaishanleshadingchanpindezhiliang，yetixianlekongzhixitongjiaogaodexingjiabi，zhidetongxingtuiguangyingyong。
2 工藝分析
某型粗紗機運用了高效工藝以及配置技術參數合理選擇，進行了精細剖析並經過實驗優化出恰當的工藝技術參數，合理配置粗紗定量、粗紗後區牽伸倍數、羅拉隔距、上羅拉定位、粗紗撚係數、鉗口隔距等高效工藝參數是改善粗紗條和提高成紗質量的保證。
其技術特性如下：
適紡線密度（tex） 200―1250
適紡纖維長度（mm） 22―65
牽伸倍數（倍） 4.2―12
最高機械錠速 （r.min-1） 1600
最高工藝錠速 （r.min-1） 1200
撚度範圍 （撚/m） 18―80
卷裝尺寸（mm） ф150×400
錠距(mm) 220
牽伸形式 四羅拉雙短皮圈
加壓形式 TexParts PK―1500或YJ4-190×4
下羅拉直徑（mm） ф28.5 ф28.5 ф28.5 ф28.5
皮輥直徑（mm） ф28 ф28 ф25 ф28
3 控製係統
3.1 控製係統配置
技術方案配置詳見表1所示：
|
序號 |
元件名稱 |
型號規格 |
數量（台） |
備 注 |
|
1 |
人機界麵 |
DOP-A10THTD1 |
1 |
10.4”，65536色 |
|
2 |
PLC主機 |
DVP32EH00M |
1 |
差分信號輸出 |
|
3 |
DIO擴展單元 |
DVP08HM11N |
1 |
8DI |
|
4 |
DIO擴展單元 |
DVP08HN11R |
1 |
8DO |
|
5 |
變頻器 |
VFD075V43A-2 |
1 |
7.5KW，開環 |
|
6 |
變頻器 |
VFD022V43A-2 |
1 |
2.2KW，閉環 |
|
7 |
變頻器 |
VFD015V43A-2 |
1 |
1.5KW，閉環 |
|
8 |
PG反饋卡 |
EMV-PG01L |
2 |
速度閉環反饋 |
表1 技術方案配置表
上述表格僅列舉出控製係統主要元器件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、電磁接觸器、電磁繼電器、儲能直流電容器、按鈕、指示燈等）、檢測傳感器（接近開關、行程開關等），此處均不予贅述。
3.2 控製係統原理及框圖
控製係統上位機采用台達10.4寸65536色真彩觸摸屏，人機界麵通過COM1通訊口以RS232C方式和下位控製器PLC進行實時通訊，實現粗紗機設備運行參數信息顯示，運轉參數指令輸入，設備報警信息顯示等功能；下位控製器PLCzhixingyonghuluojitixingtuchengxu，genjushebeigongyijishutiaojian，caijishurudianshuziliangxinhao，chengxuchulizhixinghou，shuaxinshuchudianzhuangtai，zhixingxiangyingshuchudongzuo，tongguoPLC自身集成的COM2通訊口以RS485方式向第一台7.5KW的變頻器發送頻率命令，PLC高速脈衝輸入接口同時接收7.5KW變頻器拖動主電機軸端的編碼器脈衝信號，采集高速脈衝信號PLC程序進行運算處理；7.5KW主電機軸端編碼器脈衝輸出信號同時驅動第二台2.2KW卷繞變頻器，2.2KW卷繞變頻器集成速度閉環PG卡，自身構成閉環速度控製係統，PG反饋卡接收7.5KW主電機編碼器的脈衝輸入作為頻率指令來源，PG卡分頻輸出自身編碼器高速脈衝信號給第三台1.5KW升降變頻器；1.5KW升降變頻器集成速度閉環PG卡，自身構成速度閉環控製係統，PG反饋卡接收2.2KW卷繞電機編碼器的脈衝輸入最為頻率指令來源。
值得一提的是，編碼器信號輸出類型選擇為差分信號線驅動型（Line Driver），台達DVP32EH00M型號PLC可以直接接收線驅動差分形式的高速脈衝信號，PG速su度du閉bi環huan反fan饋kui卡ka也ye選xuan擇ze接jie收shou差cha分fen形xing式shi脈mai衝chong信xin號hao，采cai用yong線xian驅qu動dong差cha分fen形xing式shi的de高gao速su脈mai衝chong信xin號hao有you效xiao地di克ke服fu了le工gong業ye現xian場chang各ge類lei雜za訊xun幹gan擾rao導dao致zhi高gao速su脈mai衝chong信xin號hao丟diu失shi或huo者zhe失shi真zhen的de現xian象xiang。控kong製zhi係xi統tong原yuan理li框kuang圖tu如ru圖tu1所示：
圖1 控製係統原理框圖
3.4變頻PLC技術的運用
該型高速懸錠式粗紗機采用了PLC作為主控器，三軸聯動的變頻傳動技術，三電機聯動傳動分別由兩條H型同步帶傳送，其獨特的傳動技術特性使該機經過變頻調速實現不同的錠子速度和羅拉速度，完成牽伸和加撚工藝；控製龍筋升降速度以及主軸恒速與相關的分速度合成的卷繞速度使其完成了成形和卷繞任務。
3.5自由換向專利技術的運用
該型粗紗機取百家之長自主開拓了自由換向PLC控製程序，使升降變頻電機的轉向實現了紡紗過程的自由換向，百毫秒的換向時間達到了快速自由換向的技術要求。
3.6 D型牽伸的運用
該型粗紗機采用了四羅拉雙短皮圈的D型牽伸型式，在三羅拉雙短皮圈的牽伸型式的基礎上，在前方增加一對集束羅拉：即在前羅拉和二羅拉之間形成了一個整理集束區，該區加裝了集合器這樣就使二、三羅拉之間成為主牽伸區，三、四羅拉之間成為後區副牽伸區，因此使牽伸和集束整理用途區分開來，即：牽qian伸shen不bu集ji束shu，集ji束shu不bu牽qian伸shen，從cong而er在zai一yi定ding程cheng度du上shang減jian少shao了le牽qian伸shen羅luo拉la麵mian積ji上shang的de壓ya力li峰feng值zhi，改gai善shan了le羅luo拉la牽qian伸shen的de工gong作zuo條tiao件jian，集ji束shu整zheng理li區qu的de設she置zhi和he纖xian維wei浮fu遊you區qu的de改gai動dong增zeng強qiang了le纖xian維wei變bian速su點dian的de動dong搖yao性xing，與yu三san羅luo拉la雙shuang短duan皮pi圈quan牽qian伸shen型xing式shi相xiang比bi擬ni大da幅fu度du地di改gai善shan了le粗cu紗sha條tiao的de質zhi量liang。
3.7 設備意外斷電停機處理
由於粗紗機使用現場電源可能會出現意外停電，如果設備沒有後備電源，那麼設備意外停機時，PLC、HMI和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)瞬(shun)間(jian)掉(diao)電(dian)會(hui)使(shi)設(she)備(bei)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)以(yi)自(zi)由(you)停(ting)車(che)方(fang)式(shi)運(yun)行(xing)，此(ci)時(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)無(wu)法(fa)記(ji)憶(yi)當(dang)前(qian)運(yun)行(xing)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)和(he)運(yun)轉(zhuan)參(can)數(shu)信(xin)息(xi)，再(zai)次(ci)啟(qi)動(dong)係(xi)統(tong)會(hui)出(chu)現(xian)參(can)數(shu)混(hun)亂(luan)情(qing)況(kuang)，所(suo)以(yi)粗(cu)紗(sha)機(ji)係(xi)統(tong)勢(shi)必(bi)要(yao)加(jia)裝(zhuang)電(dian)源(yuan)儲(chu)能(neng)裝(zhuang)置(zhi)，以(yi)備(bei)在(zai)電(dian)源(yuan)意(yi)外(wai)斷(duan)電(dian)情(qing)況(kuang)下(xia)釋(shi)放(fang)電(dian)能(neng)，保(bao)證(zheng)PLC、HMI和變頻器在設備正常停車之前電源穩定供應。考慮到經濟成本，采用直流大電容作為儲能元件要比選用大功率UPS節省成本，而且UPSdexiangyingshijianyaobidianrongqichang，zonghekaolvcaiyongdarongliangzhiliudianrongqizuoweichunengyuanqijian，shijianzhengmingwanquanmanzujishuyaoqiu，dianyuantingdianhou，tongguodarongliangdianrongqishifangdiannenggonggeiPLC和變頻器，PLC能夠持續運行60S，變頻器也能夠持續運行50S，這些時間足夠有效處理意外停電後設備正常停機工藝動作。需要注意的是，對於台達PLC直流供電，直流電源正極接到N端子，直流電源負極接到L端子；而對於三台變頻器則要求共直流母線DC-BUS，也就是三台變頻器直流母線並聯在一起，統一連接在大容量儲能電容器組件上麵。
4 變頻器調試後參數：
（1）主電機7.5KW變頻器參數調整如表2所示：
|
00-10 |
Control Method |
|
2 |
|
00-20 |
Source of Freq. |
|
1 |
|
00-21 |
Source of Oper. |
|
1 |
|
01-00 |
Max Output Freq. |
Hz |
50 |
|
01-01 |
Motor1 Fbase |
Hz |
50 |
|
01-02 |
Max Out-Volt 1 |
V |
380 |
|
01-12 |
1st Accel Time |
sec |
12 |
|
01-13 |
1st Decel Time |
sec |
7 |
|
02-04 |
Multi-Fun Input4 |
|
8 |
|
05-01 |
Motor1 Rated A |
Amps |
16.6 |
|
05-02 |
Motro1 Rated P |
Kw |
7.5 |
|
05-03 |
Motor1 Rated |
RPM |
1440 |
|
05-04 |
Motor1 Poles |
|
4 |
|
05-05 |
Motor1 No-Load |
Amps |
3.77 |
|
05-06 |
Motor1 Rs |
ohm |
1.43 |
|
05-07 |
Motor1 Rr |
ohm |
0.798 |
|
05-08 |
Motor1 Lm |
mH |
344.5 |
|
05-09 |
Motor1 Lx |
mH |
24.5 |
|
09-00 |
VFD Comm Address |
|
1 |
|
09-01 |
COM1 Baud Rate |
bps |
9.6 |
|
09-02 |
COM1 Fault Treat |
|
0 |
|
09-03 |
COM1 Time Out |
sec |
0 |
|
09-04 |
COM1 Protocol |
|
2 |
|
11-00 |
System Control |
|
2 | 表2 主電機7.5KW變頻器參數調整
（2）卷繞電機2.2KW變頻器參數調整如表3所示：
|
00-10 |
Control Method |
|
3 |
|
00-20 |
Source of Freq. |
|
4 |
|
00-21 |
Source of Oper. |
|
1 |
|
01-00 |
Max Output Freq. |
Hz |
50 |
|
01-01 |
Motor1 Fbase |
Hz |
50 |
|
01-02 |
Max Out-Volt 1 |
V |
380 |
|
01-12 |
1st Accel Time |
sec |
0.01 |
|
01-13 |
1st Decel Time |
sec |
0.01 |
|
01-20 |
JOG Accel Time |
sec |
0.01 |
|
01-21 |
JOG Decel Time |
sec |
0.01 |
|
01-22 |
JOG Frequency |
Hz |
36 |
|
05-01 |
Motor1 Rated A |
Amps |
5 |
|
05-02 |
Motro1 Rated P |
Kw |
2.2 |
|
05-03 |
Motor1 Rated |
RPM |
1440 |
|
05-04 |
Motor1 Poles |
|
4 |
|
05-05 |
Motor1 No-Load |
Amps |
2.42 |
|
05-06 |
Motor1 Rs |
ohm |
6.191 |
|
05-07 |
Motor1 Rr |
ohm |
4.076 |
|
05-08 |
Motor1 Lm |
mH |
510.2 |
|
05-09 |
Motor1 Lx |
mH |
61.7 |
|
10-00 |
Encoder pulses |
|
1024 |
|
10-01 |
PG input setting |
|
2 |
|
10-15 |
PG Ref Input |
|
1 |
|
10-16 |
PG Scale Factor |
|
4 |
|
10-17 |
PG Elect. Gear A |
|
1000 |
|
10-18 |
PG Elect. Gear B |
|
1284 |
|
11-00 |
System Control |
|
1 |
|
11-01 |
System Jm |
PU |
658 |
表3 卷繞電機2.2KW變頻器參數調整
（3）升降電機1.5KW變頻器調整參數如表4所示：
|
00-10 |
Control Method |
|
3 |
|
00-20 |
Source of Freq. |
|
5 |
|
00-21 |
Source of Oper. |
|
1 |
|
01-00 |
Max Output Freq. |
Hz |
50 |
|
01-01 |
Motor1 Fbase |
Hz |
50 |
|
01-02 |
Max Out-Volt 1 |
V |
380 |
|
01-12 |
1st Accel Time |
sec |
0.01 |
|
01-13 |
1st Decel Time |
sec |
0.01 |
|
01-20 |
JOG Accel Time |
sec |
0.01 |
|
01-21 |
JOG Decel Time |
sec |
0.01 |
|
01-22 |
JOG Frequency |
Hz |
30 |
|
02-03 |
Multi-Fun Input3 |
|
5 |
|
02-04 |
Multi-Fun Input4 |
|
24 |
|
02-05 |
Multi-Fun Input5 |
|
25 |
|
05-01 |
Motor1 Rated A |
Amps |
1.68 |
|
05-02 |
Motro1 Rated P |
Kw |
0.37 |
|
05-03 |
Motor1 Rated |
RPM |
1440 |
|
05-04 |
Motor1 Poles |
|
4 |
|
05-05 |
Motor1 No-Load |
Amps |
0.87 |
|
05-06 |
Motor1 Rs |
ohm |
42.534 |
|
05-07 |
Motor1 Rr |
ohm |
25.501 |
|
05-08 |
Motor1 Lm |
mH |
1323.7 |
|
05-09 |
Motor1 Lx |
mH |
280.2 |
|
10-00 |
Encoder pulses |
|
256 |
|
10-01 |
PG input setting |
|
2 |
|
10-15 |
PG Ref Input |
|
3 |
|
10-16 |
PG Scale Factor |
|
2 |
|
10-17 |
PG Elect. Gear A |
|
1000 |
|
10-18 |
PG Elect. Gear B |
|
1517 |
表4 升降電機1.5KW變頻器調整參數
5 結語
weikehutigongjuyoulianghaoxingjiabiwanmeizhenghefanganshizhongdadiantongdeyingxiaocelve，tigongwendingkekaodexitongjichengjiejuefanganshifuwukehudebaozheng，cicicushajizidonghuakongzhixitongzhengheyingyongtaidaHMI、PLC、變(bian)頻(pin)器(qi)等(deng)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)，為(wei)客(ke)戶(hu)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)套(tao)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)的(de)係(xi)統(tong)，不(bu)但(dan)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)紡(fang)機(ji)設(she)備(bei)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)，而(er)且(qie)更(geng)提(ti)高(gao)了(le)紡(fang)紗(sha)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)和(he)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)，受(shou)到(dao)了(le)客(ke)戶(hu)和(he)使(shi)用(yong)單(dan)位(wei)極(ji)大(da)認(ren)可(ke)，客(ke)戶(hu)稱(cheng)此(ci)次(ci)粗(cu)紗(sha)機(ji)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)成(cheng)功(gong)後(hou)，經(jing)過(guo)工(gong)廠(chang)測(ce)試(shi)獲(huo)得(de)成(cheng)功(gong)，後(hou)續(xu)還(hai)會(hui)采(cai)用(yong)這(zhe)個(ge)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)，再(zai)次(ci)證(zheng)明(ming)中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)是(shi)客(ke)戶(hu)值(zhi)得(de)信(xin)賴(lai)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)。
【參考文獻】
[1] DVP－PLC應用技術手冊程序篇，台達內部資料，2007
[2] 台達DVP－PLC應用技術手冊特殊模塊篇，台達內部資料，2007
[3] 台達DOP係列人機界麵應用技術手冊，台達內部資料，2007
[4] 台達VFD-VE係列交流變頻驅動器使用手冊，台達內部資料，2007
[5] 變頻器在工業中的選擇與應用 劉繼黨等 科技信息 2009年第23期
作者簡介：
孫承誌，男，中達電通資深技術工程師，工學學士，在機床、紡織等領域具有豐富的應用經驗，現從事台達自動化產品技術整合應用與研究。
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