ABB變頻器在直線拉絲機快速精確控制
以8聯(lián)直線調(diào)諧式拉絲機為例,其工藝流程如圖1所示,主要由1個放線機、8個卷筒和一個收線機組成,絲料經(jīng)過1#拉絲模后卷繞在1#卷筒上,再依次經(jīng)2#8#拉絲模及卷筒,后由收線機將絲料卷繞在工字輪上,在每兩個卷筒之間設有調(diào)諧輪,用于調(diào)整絲料張力。
根據(jù)經(jīng)拉絲模前后絲料體積流量相等的規(guī)律可知:
控制策略
我們采用如圖3所示的控制方式。車速設定經(jīng)過總的積分曲線后給出,各傳動點線速度給定采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)(速度鏈),以調(diào)諧輪位置調(diào)節(jié)器輸出與該點線速度設定值疊加后的量作為速度鏈下一級的輸入信號,即以本點變頻器的速度指令作為速度鏈下一級的輸入,圖中前后級間的速度關系也變?yōu)椋?/span>
其中為調(diào)諧輪位置調(diào)節(jié)器輸出值所引起的線速度變化量,實際系統(tǒng)中一般將其值限定在高線速度的4%~8%范圍內(nèi)。
采用如圖3所示的控制方式時,當某點張力波動引起該點速度變化時,這種速度變化能通過速度鏈傳遞,使后面各級速度同步變化,因此后面各級的調(diào)諧輪位置及張力受該點速度波動的影響較小,系統(tǒng)升降速過程中絲料張力運行平穩(wěn)。
電氣傳動控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖4所示,系統(tǒng)主要由人機界面(HMI)、PLC、現(xiàn)場總線、變頻器等構(gòu)成,是一個基于現(xiàn)場總線的主從結(jié)構(gòu)的電氣傳動控制系統(tǒng),系統(tǒng)中PLC作為現(xiàn)場總線主站,變頻器作為從站。人機界面選用ABB CP-400型觸摸屏,PLC選用ABB AC500,現(xiàn)場總線采用PROFIBUS DP,變頻器選用ABB ACS550矢量型變頻器,變頻器通信選件卡型號:RPBA-01,ACS550具有低頻大轉(zhuǎn)矩特性,同時和上位機之間也具有良好的匹配性,因此,在直線拉絲機上得到了廣泛的應用。18#卷筒變頻器及排線變頻器工作于速度方式,收線變頻器工作于力矩方式,并且10臺變頻器都選擇無速度傳感器矢量工作方式。
調(diào)諧輪位置信號由位移傳感器檢測,傳感器輸出0~20mA電流信號反映出調(diào)諧輪擺動的角位移量。位移傳感器輸出的電流信號由變頻器的模擬口AI1采集后通過PROFIBUS DP的過程數(shù)據(jù)通道直接傳送PLC,PLC通過PROFIBUS DP的過程數(shù)據(jù)通道將實時轉(zhuǎn)速指令傳送到18#卷筒變頻器,通過過程數(shù)據(jù)通道將收線力矩指令傳送到收線變頻器。
本系統(tǒng)中,控制信號和反饋信號均通過PROFIBUS DP傳 送,使得系統(tǒng)中信號線的使用大為減少,同時也增強了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能。
DP通信程序如圖5所示,DP通信采用周期通信方式,選 用PPO(Parameter/Process Data Objects)類型4,PLC通 過PPO周期性地向各臺變頻器寫控制字(CW)、給定值(REF),讀狀態(tài)字(SW)、實際值(ACT)和過程數(shù)據(jù)PZD3、PZD4。波特率采用1.5Mbit/s,1~8#卷筒變頻器通信相關參數(shù)設置為:參數(shù)5106=0104(設置PZD3-IN,將其用于傳送電機電流信號給PLC),參數(shù)5108=0120(設置PZD4-IN,將其用于傳送AI1端子信號給PLC,調(diào)諧輪位移傳感器信號接AI1端子),收線變頻器通信相關參數(shù)設置為:參數(shù)5107=3(設置PZD4-OUT,將其用于PLC向變頻器傳送力矩指令)。
系統(tǒng)可以實現(xiàn)高車速(出線速度8米/秒)降到零速的時間為:正常停車30秒,故障停車(包括斷絲、放線斷絲、拉繩急停等)為6秒。PLC根據(jù)停車類別來確定給定積分曲線的下降斜率,實現(xiàn)不同的停車時間。但值得注意的是,在故障停車的過程中,由于降速斜率大、制動時間短,變頻器往往無法提供足夠的制動力矩,同時會出現(xiàn)變頻器直流母線過壓的情況。為避免上述情況出現(xiàn),可以將各變頻器的直流母線并聯(lián)運行,同時增設制動斬波器及制動電阻,以吸收系統(tǒng)在降速過程中產(chǎn)生的過剩、防止變頻器過壓。
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此文關鍵字:ABB變頻器 拉絲機變頻器
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