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1  概述

    牛仔布生產(chǎn)中，漿染聯(lián)合機(jī)是其關(guān)鍵的設(shè)備之一，長80多米，分為車身和車頭兩大部分。車身由上漿、染色、水洗和烘干四部分組成。在給定的工藝條件下，要求同步拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定在2 000±20r/min范圍內(nèi)，才能達(dá)到穩(wěn)定經(jīng)線生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。在進(jìn)行正常經(jīng)線操作處理時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要求在50±4r/min左右，因此對電動機(jī)有較寬的調(diào)速范圍要求。在原系統(tǒng)中，與該同步拖動配套的電機(jī)是滑差電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械特性軟、控制精度低、傳動效率低和電能損耗大的致命弱點(diǎn)。因此，用結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、可靠性高的交流鼠籠異步電機(jī)取代滑差電動機(jī)，用交流變頻調(diào)速技術(shù)與PLC自動控制技術(shù)控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，以保持漿染聯(lián)合機(jī)車身同步拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，是改造漿染聯(lián)合機(jī)自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。由于車頭收卷卷徑的不斷變化，或車身低速運(yùn)行處理跳線、車頭仍在高速工作時，被控對象的動、靜態(tài)參數(shù)或控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生了較大范圍的變化，增加了控制的難度，用普通的線性控制技術(shù)和非線性控制技術(shù)已不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。為此采用單片機(jī)系統(tǒng)，配以特定的數(shù)學(xué)模型解決了這一難題，實(shí)現(xiàn)了對漿染聯(lián)合機(jī)的控制。

2  控制系統(tǒng)組成

    漿染聯(lián)合機(jī)自動控制原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)主要由經(jīng)線導(dǎo)輥群、鼠籠異步電機(jī)、變頻器、PI調(diào)節(jié)器、速度傳感器五部分組成。采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的目的是保證經(jīng)線速度基本上不隨負(fù)載變化或受外界的干擾而變化。PI調(diào)節(jié)器由LM741集成塊組成，它將可編程序控制器送來的給定信號與反饋信號比較后產(chǎn)生的誤差信號進(jìn)行PI運(yùn)算，然后輸出一個控制變頻器的信號。變頻調(diào)速器帶制動電阻。速度傳感器是以測速發(fā)電機(jī)組成，它將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入到PI調(diào)節(jié)器中，與給定信號比較后產(chǎn)生誤差信號。車身同步拖動變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度主要取決于檢測元件及變送器的精度。

5  PLC與變頻器的選用

    該系統(tǒng)中，選用日本松下FP1-C40小型整體式可編程序控制器，它具有24個輸入點(diǎn)和16個輸出點(diǎn)，并可擴(kuò)展一塊D/A模塊，該機(jī)具有很簡單的模擬量處理功能，可將不同的十六進(jìn)制數(shù)送入D/A模塊，產(chǎn)生相應(yīng)模擬電壓0～5V，對應(yīng)十六進(jìn)制00～FFH共255點(diǎn)，也對應(yīng)于變頻器輸出頻率0～50Hz。
    變頻器結(jié)合啟動轉(zhuǎn)矩選用一種啟動轉(zhuǎn)矩比較合適的變頻器，且要求使用四象限運(yùn)行的變頻器，因?yàn)樗械姆撬南笙捱\(yùn)行變頻器通過合理的選擇調(diào)節(jié)器都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速由低變高時的最優(yōu)控制，而變頻器由高變低時卻無法實(shí)現(xiàn)制動時的最優(yōu)控制，只有使用四象限運(yùn)行變頻器再通過合理的選擇調(diào)節(jié)器才能實(shí)現(xiàn)，使用四象限運(yùn)行變頻器是滿足高動態(tài)指標(biāo)要求的必要條件，所以選用富士公司的FRENI5000G9S型，它可以帶動22kW的電動機(jī)。

6  系統(tǒng)投用效果

    從系統(tǒng)投運(yùn)半年多的情況來看，運(yùn)行穩(wěn)定、效果良好。車間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：班產(chǎn)量平均提高4.8%，成品率平均提高2.7%；平均月節(jié)電438度；維修人員由原來每班二人減為一人，設(shè)備平均故障由原來每月5～6次降為1～1.5次；起動沖擊電流由原來額定值的6.5倍左右變?yōu)槠交瑔訜o沖擊；投資收益較好。

7  結(jié)論

    系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制。除節(jié)能效果外，電動機(jī)啟動均為軟啟動，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)平滑無級調(diào)速，電網(wǎng)無沖擊電流，電機(jī)也消除了電流沖擊和機(jī)械沖擊。自動化程度也有提高，從而延長了電機(jī)和系統(tǒng)的使用壽命。