施耐德 Micro PLC系列在高速布铗丝光机控制系统的应用

［摘要］：
［关键词］： 编码器 电机 pid modbus
1.引言
丝光工序是将煮练过的平幅织物在一定张力下，用浓碱溶液处理，使织物纤维发生不可逆的溶胀，纤维截面趋向圆形，表面光滑，再经冲洗去碱、蒸洗去净等加工，使织物产生丝一样的光泽，从而使织物获得稳定的尺寸、耐久的光泽、增加抗拉强度并提高对染料的吸附力。
丝光工艺使用的丝光机有布铗丝光机、直辊丝光机、弯辊丝光机等，其中应用比较普遍的是布铗丝光机，是由左、右两组布铗链条组成，织物在布铗夹持下进行冲洗去碱扩幅，幅宽容易控制，使织物获得较好的缩水率。
高速布铗丝光联合机和其它染整机械一样由进布装置、扎车、绷布辊、布铗式拉幅机(丝光机)、水洗机、烘燥机、出布装置等众多通用装置和单元机组成。其控制系统采用多单元交流变频调速，调幅、吸碱、喷淋、碱液回收用交流电机传动，探边、水洗机、上排导布辊用力矩电机传动，控制核心是对丝光机左、右两组布铗链独立传动，在速度跟随的同时实现位置同步，要求运转布速可达100m/min以上。整个系统采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT触摸屏(XBT G5330)进行参数设定、显示等操作和系统监控。
2.控制系统方案
高速布铗丝光机控制系统采用施耐德电气公司的Micro PLC为控制核心，丝光机部分的传动控制采用两台通过光纤通讯连接的UE/ME系列高性能变频器实现左、右两组布铗链的速度跟随和位置同步；其它部分传动采用ATV58和ATV31变频器，通过PLC的模拟量输出控制实现恒速度恒张力控制。PLC还同时对众多碱泵按设定时序控制，并实现丝光过程中的脱铗停车、探边、烧碱浓度与布铗拉幅之间的故障连锁，以及停车时碱泵的自动停喷、停吸等。整个系统采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT触摸屏(XBT G5330)进行参数设定、显示等操作和系统监控。

3.控制系统说明
高速布铗丝光联合机控制系统的核心是 UE/ME系列高性能变频器的应用。
UE/ME系列变频器是施耐德电气公司推出的空间矢量控制型高性能变频器，功率范围为15～500kW，通过模块并联方式最大功率可达1200kW，具有充足的可灵活配置的输入、输出接口(包括光纤输入输出接口，Max.50米)，内置PID过程控制器，控制方式可以是磁通矢量或V/F控制。开环模式下可精确控制电机速度低至1Hz；闭环矢量控制模式下，通过采用闭环控制转矩模式可实现张力控制、开卷/卷取控制、位置控制、转矩控制等；采用闭环控制速度模式可实现起重及提升、高精度速度控制、位置控制、零速满转矩等。此外，UE/ME系列变频器内置Modbus 通讯协议的标准RS485/232 通讯口，并支持DeviceNet, Interbus, Profibus-DP等网络。

UE/ME 系列变频器的另一个突出特点是Vysta for Windows 软件允许用户自定义特殊应用。Vysta软件是基于Windows的图形化编程平台，主要由两部分组成：显示屏编辑器(可自定义显示屏结构及内容，包括菜单格式及显示数据的类型)和原理图编辑器(用于编辑控制功能，控制功能块利用拖放技术相互连接)。采用Vysta软件并结合变频器的输入/输出接口，可以实现传统PLC控制功能移至UE/ME变频器中，从而提高传动系统响应速度和性能，满足用户自有知识产权的需要。
丝光机控制系统正是采用了UE/ME系列变频器通过Vysta软件编程的用户自定义特殊应用功能，通过原理图编辑，并结合变频器间光纤输入、输出接口，将丝光机左、右两组布铗链的速度跟随和位置同步的复杂运算和控制功能内置在变频器中，方便地满足了系统的要求。
此外，在高速布铗丝光联合机的水洗机部分，利用UE/ME系列变频器的力矩控制功能实现导布辊张力的连续可调控制，可以从根本上改变传统的张力开环并通过力矩电机有级调节的应用方式，张力控制十分稳定，实现了生产的连续运行，同时产品质量也得到了大幅度提高。具体实现实现方案是：采用普通变频电机加光码反馈替代原有的力矩电机，将导布辊的张力反馈送到变频器的模拟输入口，与张力给定作比较，通过一套数学模型运算，给出需要的输出力矩参考，直接控制变频器的输出力矩；与丝光机控制一样，水洗机控制的所有运算都直接通过Vysta软件的原理图编辑功能完成。