基于PLC总线技术的直辊丝光机电气改造

印染机械的直辊丝光机，因对织物损伤小、丝光效果好，因此得到了广泛应用。直辊丝光机不同于布铗丝光机，特别是长直辊丝光机，因各单元之间不能安装张力检测松紧架，而且布匹的张力随碱槽浓度变化很大。不同织物的张力变化不一致，张力过大会引起布匹加工过程中断裂，张力过小会引起缠辊，直辊单元越多同步控制越难，因此直辊丝光机的张力控制和同步运行，一直是直辊丝光机难以解决的问题。直辊同步改造方案直辊单元的张力控制与同步是设备改造的关键。国内其他直辊丝光机（一般只有不到5个单元），主要采用矢量控制变频器，电机带旋转编码器速度闭环反馈，控制方案一般采用变频器力矩控制，每一台变频器带一个制动单元。这种方案，对设备安装要求高，不能使用通用变频器；最关键的是它很难将各单元张力调试到一致。因为每个单元布匹的张力，等于电机输出力矩减去空载运行力矩。其次，变频器的张力给定是模拟量易受干扰，变频器的运行与报警采用开关量，线路复杂，增加了PLC的输入信号和容量。要保证直辊各单元张力一致，实际上首先保证各种工艺条件下各单元线速度一致；其次，多单元同步应该采用变频器VF控制；第三，充分利用电机的开环机械特性（张力自动调整特点），即负载（张力）变大时转速略有降低，有利于减小张力，因此不应该采用速度闭环控制。基于这种理念，设备改造时采用了通用变频器和VF比例开环控制，PLC与触摸屏通讯简化了操作台与控制线路，变频器与PLC串行通讯使得变频器的控制只需要2根双绞线，就能完成频率给定和运行控制、故障报警等功能，提高了系统抗干扰能力。设备的系统调试与特点由于无张力检测，机械参数不明确，各单元在不同转速下的空载同步速比测量极为重要。在不上丝光工艺时，虽然一些简单的参数已经能够满足同步运行，但是一旦使用上丝光工艺时，布匹张力明显变化，出现部分电机发电运行、部分电机超载运行，引起缠辊和布匹断裂的现象。最初的设计，也是每台变频器各带一个能耗制动单元，但是一旦电机发电运行，很快变频器就报警，工艺调试一直难以进行。因此，在调试过程中，我们专门设计了变频器直流共母线，9个单元公用一个制动单元，这样即使电机短期发电运行也可以进行工艺调试。通过这种方法调试出某一种布料的各单元在不同车速运行后的超喂系数。在上面调试好某种布料的参数基础上，更换各种不同布料，在工艺运行时试验超喂系数的修正。试验证明，各种布料下，超喂参数基本不需变化。由于完全数字控制，变频器运行时，频率没有受到任何干扰引起转速变化，保证了系统稳定性。同时，变频器报警和运行也通过与PLC串行通讯实现。控制柜线路变得极为简洁，维护十分方便。为了方便穿布，直辊各单元机可以实现正转和反转。设备经过改造后，画面精简合理，十分符合工艺和工人操作习惯。这种经过电气改造的设备于2005年年底在石家庄第一印染厂改造完成投入运行，至今运行稳定可靠。经过改造，设备对布料加工的适应面更广，可加工涤棉还有帆布、弹力布等各种织物，至今设备电气控制没有出现问题。（中国纺织报）