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

近jin十shi多duo年nian來lai，我wo國guo紡fang織zhi機ji械xie行xing業ye的de自zi動dong化hua水shui平ping有you了le明ming顯xian的de提ti高gao，在zai新xin型xing紡fang織zhi機ji械xie上shang普pu遍bian采cai用yong了le自zi動dong化hua技ji術shu。這zhe項xiang技ji術shu的de內nei容rong包bao含han了le先xian進jin的de信xin息xi處chu理li和he控kong製zhi技ji術shu，即ji以yi計ji算suan機ji為wei核he心xin，有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、bujindianjideng，jiancechuanganjishuhezhixingjigoudeng。mianfangzhishebeijiaoyoudaibiaoxingdejidianyitihuachanpin
，liruxinxingdecushaji，yingyonglezidonghuajishuhoujigoujianhua，xingnenggaishan，zhiliangtigao，caozuofangbian
，tishengleshebeidedangciheshuiping。caiyongchumopingrenjijiemian
，caozuojiandanfangbian。bianpintiaosujiangdileshebeidezaoyinhegonglv
，jianshaolejixiesunhao，bingqiesuizheyeneirenshiduifangzhigongyidegengshenrulejie，cushajidegongnenggengjiadewanshan
，shiguochancushajibijinkoucushajigengjiashihezaiguoneiyingyong。

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 PLC和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)等(deng)台(tai)達(da)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)的(de)某(mou)型(xing)粗(cu)紗(sha)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)
，設(she)備(bei)應(ying)用(yong)高(gao)效(xiao)紡(fang)紗(sha)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)
，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)設(she)備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，而(er)且(qie)完(wan)善(shan)了(le)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)配(pei)置(zhi)方(fang)案(an)，提(ti)高(gao)了(le)粗(cu)紗(sha)機(ji)設(she)備(bei)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)高(gao)效(xiao)性(xing)，同(tong)時(shi)改(gai)善(shan)了(le)紗(sha)錠(ding)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)，也(ye)體(ti)現(xian)了(le)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)較(jiao)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)
，值(zhi)得(de)同(tong)行(xing)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)。

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 

技術方案配置詳見表1所示：

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。

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PLC執zhi行xing用yong戶hu邏luo輯ji梯ti形xing圖tu程cheng序xu，根gen據ju設she備bei工gong藝yi技ji術shu條tiao件jian，采cai集ji輸shu入ru點dian數shu字zi量liang信xin號hao
，程cheng序xu處chu理li執zhi行xing後hou
，刷shua新xin輸shu出chu點dian狀zhuang態tai
，執zhi行xing相xiang應ying輸shu出chu動dong作zuo
，通tong過guoPLC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(tu)1所示：

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。    　

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。     　

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)。

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zhengPLC、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。

（1）主電機7.5KW變頻器參數調整如表2所示：  

（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

（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

為wei客ke戶hu提ti供gong具ju有you良liang好hao性xing價jia比bi完wan美mei整zheng合he方fang案an是shi中zhong達da電dian通tong的de營ying銷xiao策ce略lve，提ti供gong穩wen定ding可ke靠kao的de係xi統tong集ji成cheng解jie決jue方fang案an是shi服fu務wu客ke戶hu的de保bao證zheng，此ci次ci粗cu紗sha機ji自zi動dong化hua控kong製zhi係xi統tong整zheng合he應ying用yong台tai達daHMI、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)。

 

[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。