【摘 要】
本文主要介紹了采用工控機(jī)、日立SJ300系列變頻器，在棕絲生產(chǎn)線機(jī)組的應(yīng)用，棕絲生產(chǎn)線機(jī)組的設(shè)備配置、電氣設(shè)計(jì)及控制原理、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試步驟。并作了棕絲生產(chǎn)線機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)用的前景分析。
【關(guān)鍵詞】
工控機(jī) 變頻器 擠出機(jī) 計(jì)量 牽伸
【Abstract】
The article has mainly introduced that application of using IPC and HITACHI SJ300 Inverter ,describing the equipment configuration,electric design,control theory and adjustment steps in-site in the group of Palm-fiber Product Line Machines. Furthermore,it also supplied an foreground analyze for the Line group contyol system applications.
【Key words】
IPC(lndustrial control computer) Inverter Extrusion Measure Pull stretch
1、 前言
目前國(guó)內(nèi)用于生產(chǎn)工業(yè)用絲（造紙毛毯、濾網(wǎng)濾布、割草機(jī)等）和民用絲（降落傘繩、交警安全帶、假發(fā)等）的棕絲生產(chǎn)線設(shè)備，拖動(dòng)控制系統(tǒng)多為調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)控制，即使有少數(shù)廠家采用變頻電機(jī)拖動(dòng)控制，其控制方法也是通過(guò)模擬同步板實(shí)現(xiàn)同步，由于各牽伸電機(jī)距離較遠(yuǎn)，生產(chǎn)線在運(yùn)行過(guò)程中存在很多不便之處。現(xiàn)在我公司采用一臺(tái)工控上位機(jī)同時(shí)控制兩條棕絲生產(chǎn)線，并對(duì)兩調(diào)生產(chǎn)線的控制狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。
2、系統(tǒng)基本構(gòu)成及變頻電氣系統(tǒng)配置
1）、系統(tǒng)基本構(gòu)成
每條棕絲生產(chǎn)線主要組成部分有：SJ65/28尼龍擠出機(jī)；計(jì)量泵；第一牽伸；第二牽伸；第三牽伸；第四牽伸；第五牽伸；油劑裝置；68軸收卷；輔助收卷；收絲排絲，其中第一至第五牽伸分別具有油路加熱烘箱、供水冷卻回路。
2）、電氣控制系統(tǒng)配置
控制系統(tǒng)要求由一臺(tái)工控機(jī)同時(shí)控制兩條棕絲生產(chǎn)線；工控機(jī)采用研華工控機(jī)配置為：P3、1G、128M、40G、17寸純屏顯示器、PCL系列板卡及接線電纜、PCLD系列接線板。傳動(dòng)電機(jī)均采用380V普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)。變頻器均采用原裝進(jìn)口日本日立工程型無(wú)速度傳感器矢量控制SJ300系列變頻器，65機(jī)為SJ300-075HFE，功率7.5KW；計(jì)量泵為SJ300-015HFE，功率1.5KW；第一牽伸為SJ300-022HFE，功率2.2KW；第二牽伸為SJ300-004HFE，功率4KW；第三牽伸為SJ300-055HFE，功率5.5KW；第四牽伸為SJ300-055HFE，功率5.5KW；第五牽伸為SJ300-022HFE，功率2.2KW；油劑電機(jī)為SJ300-007HFE，功率0.75KW、收卷共68臺(tái)電機(jī)共用一臺(tái)變頻器為SJ300-110HFE，功率11KW；收卷排絲為SJ300-007HFE，功率0.75KW。同時(shí)擠出機(jī)、計(jì)量泵、一至五牽伸電機(jī)需配置5V線驅(qū)動(dòng)編碼器、交流輸入電抗器及日立SJ-FB系列PG卡。擠出機(jī)及牽伸的溫度均由智能型PID數(shù)字調(diào)節(jié)器控制固態(tài)繼電器輸出控制。
機(jī)組總控電氣系統(tǒng)由一臺(tái)操作臺(tái)構(gòu)成，另外每條機(jī)組另外配裝七臺(tái)遠(yuǎn)程操作盒：兩條機(jī)組所有變頻器（共20臺(tái)變頻器）及主機(jī)加熱（12路加熱）安裝在操作臺(tái)內(nèi)，遠(yuǎn)程操作盒分別控制對(duì)應(yīng)的各個(gè)操作站點(diǎn)。
3、控制方案
根據(jù)棕絲生產(chǎn)工藝及廠家提出的工藝要求，機(jī)組電氣控制系統(tǒng)核心為：擠出機(jī)機(jī)頭出料壓力與計(jì)量泵電機(jī)組成閉環(huán)控制。同時(shí)該閉環(huán)信號(hào)輸入到工控機(jī)經(jīng)處理后作為整條生產(chǎn)線的速度基準(zhǔn)，擠出機(jī)、第一牽伸、第二牽伸、第三牽伸、第四牽伸、第五牽伸及收卷各電機(jī)速度均與計(jì)量泵進(jìn)行比例同步運(yùn)行。
生產(chǎn)工藝要求系統(tǒng)有低速、高速兩種工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)每臺(tái)變頻器都具有手動(dòng)單開、聯(lián)控同步，而且在同步運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)節(jié)工控機(jī)同步總給定量（修改計(jì)量泵壓力）時(shí)，各電機(jī)運(yùn)行速度變化的比例一致。特別是各牽伸速度按照事先設(shè)定好的比例運(yùn)行，同時(shí)各電機(jī)均具有同步狀態(tài)下再進(jìn)行微調(diào)的功能，確保牽伸速度由低速向高速變化時(shí)各牽伸間的拉絲張力恒定，保證棕絲質(zhì)量合格。
生產(chǎn)線的收卷排絲要求變頻器控制電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，運(yùn)行速度與生產(chǎn)線線速度匹配，不需配置電抗器、PG卡編碼器。油劑電機(jī)要求變頻器面板獨(dú)立操作，不配置電抗器、PG卡編碼器，但工控機(jī)必須對(duì)收卷排絲電機(jī)、油劑電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。
系統(tǒng)工控機(jī)同時(shí)監(jiān)控兩條生產(chǎn)線的生產(chǎn)線速度、各電機(jī)運(yùn)行速度、微調(diào)量、歷史（實(shí)時(shí)）曲線、生產(chǎn)產(chǎn)量報(bào)表、打印、生產(chǎn)線故障報(bào)警等各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)實(shí)監(jiān)控，各種規(guī)格棕絲生產(chǎn)配方的存儲(chǔ)及調(diào)出應(yīng)用功能。兩條生產(chǎn)線可同時(shí)運(yùn)行，也可運(yùn)行單獨(dú)任一條生產(chǎn)線，相互之間不存在聯(lián)系。兩條生產(chǎn)線各自具有一套過(guò)流、過(guò)載、欠壓、過(guò)壓、漏電等各種完善的保護(hù)功能。
4、設(shè)備調(diào)試及運(yùn)行
按圖紙配線要求分別連接操作臺(tái)與1#生產(chǎn)線、2#生產(chǎn)線的各操作站點(diǎn)及設(shè)備連線，確保接線正確。接線完畢后，先對(duì)電機(jī)在空載狀態(tài)下進(jìn)行變頻自整定，然后分別調(diào)試單開電機(jī)運(yùn)行，再通過(guò)工控機(jī)分別控制兩條生產(chǎn)線聯(lián)控空載運(yùn)行，同時(shí)調(diào)整電機(jī)變頻同步運(yùn)行比例。最后帶負(fù)載運(yùn)行。
1）、電機(jī)空載變頻自整定
確保電機(jī)及編碼器接線無(wú)誤，設(shè)定變頻器參數(shù)H001為01或02；按變頻器操作面板上的“RUN”鍵開始自整定。當(dāng)自整定過(guò)程中斷時(shí)需重新進(jìn)行自整定時(shí)，必須先進(jìn)行參數(shù)初始化操作后，再重新自整定。離線自整定結(jié)束后，再進(jìn)行在線自整定。在線自整定可以修正隨溫度升高而改變的電機(jī)常數(shù)，使電機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。在線自整定時(shí)把變頻器參數(shù)H002設(shè)定為在線自整定數(shù)據(jù)有效的自整定數(shù)據(jù)02（將自整定選擇參數(shù)H001設(shè)定為無(wú)效00）。
2）、空載單開調(diào)試
A、 擠出機(jī)、計(jì)量泵單機(jī)調(diào)試
擠出機(jī)、計(jì)量泵單機(jī)調(diào)試分兩步即：加熱溫控調(diào)試和擠出機(jī)、計(jì)量泵運(yùn)行調(diào)試。
加熱溫控部分調(diào)試：閉合電源前應(yīng)用萬(wàn)用表檢查三相電源是否正常，正常后合上電源。轉(zhuǎn)動(dòng)操作臺(tái)上擠出機(jī)所對(duì)應(yīng)溫區(qū)及牽伸加熱電源“轉(zhuǎn)換”開關(guān)，溫控表應(yīng)上電并顯示正常的室溫。若顯示不正常，應(yīng)檢查是否熱電偶開路、或信號(hào)反接。然后改變儀表溫度設(shè)定值，觀察溫控部分電流顯示是否正常。
擠出機(jī)、計(jì)量泵運(yùn)行調(diào)試：分別檢查擠出機(jī)、計(jì)量泵電機(jī)部分接線無(wú)誤后，方可加電試運(yùn)行。合閉對(duì)應(yīng)的空氣開關(guān)，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。如正常，把變頻器運(yùn)行參數(shù)改為本機(jī)方式，由變頻器面板運(yùn)行變頻器，觀察電機(jī)（空車）的轉(zhuǎn)向是否與所要求的方向一致，通過(guò)調(diào)換電機(jī)接線任意兩相（停機(jī)進(jìn)行）使方向一致。把變頻器運(yùn)行參數(shù)改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“主機(jī)單開/聯(lián)控轉(zhuǎn)換開關(guān)”及“計(jì)量單開/聯(lián)控轉(zhuǎn)換開關(guān)”同時(shí)打到“單開”位置，分別按“主機(jī)啟動(dòng)”、計(jì)量啟動(dòng)“開關(guān)，此時(shí)擠出機(jī)、計(jì)量泵啟動(dòng)。調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的給定電位器設(shè)定速度，擠出機(jī)、計(jì)量泵運(yùn)行，觀察工控機(jī)上轉(zhuǎn)速顯示、電機(jī)空載電流是否正常。
在擠出機(jī)、計(jì)量泵空載單開調(diào)試正常，各溫區(qū)溫度達(dá)到設(shè)定值，恒溫半小時(shí)侯即可加料帶載運(yùn)行。帶載運(yùn)行過(guò)程中，分別調(diào)節(jié)擠出機(jī)、計(jì)量泵的“轉(zhuǎn)速給定”改變模口出料量的大小，觀察原料由模口擠出時(shí)觀察原料流量是否正常，塑化效果是否能夠滿足工藝要求，在運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整主機(jī)、計(jì)量電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度設(shè)定值，觀察模口出料情況及各工藝參數(shù)。當(dāng)單機(jī)帶栽運(yùn)行正常后，即可對(duì)擠出機(jī)、計(jì)量泵的閉環(huán)帶載調(diào)試，設(shè)定工控機(jī)生產(chǎn)線運(yùn)行監(jiān)控畫面上的“壓力”值，計(jì)量泵、擠出機(jī)運(yùn)行并加速，當(dāng)運(yùn)行到機(jī)頭壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，保持恒壓運(yùn)行，調(diào)整壓力設(shè)定值時(shí)計(jì)量泵、擠出機(jī)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速滿足壓力需求，當(dāng)機(jī)頭壓力輸出不穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)調(diào)整畫面上的“P”、“I”以及“給定量”的設(shè)定值進(jìn)行修整，直至滿足工藝要求為止。運(yùn)行過(guò)程中時(shí)刻觀察電機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)頭壓力、溫區(qū)溫度是否正常穩(wěn)定。
B、 牽伸單機(jī)調(diào)試
生產(chǎn)線的五個(gè)牽伸分別單獨(dú)調(diào)試。檢查電機(jī)部分接線無(wú)誤后合上空氣開關(guān)，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。如正常，分別把變頻器運(yùn)行參數(shù)改為本機(jī)方式，由變頻器面板運(yùn)行變頻器，要求電機(jī)（空車）的轉(zhuǎn)向與工藝所要求的方向一致。把變頻器運(yùn)行參數(shù)改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“牽伸轉(zhuǎn)換開關(guān)”打到“單開”位置，啟動(dòng)“牽伸啟動(dòng)”按鈕，調(diào)節(jié)“牽伸給定”電位器，運(yùn)行牽伸電機(jī)，觀察工控機(jī)上電機(jī)速度和電流顯示并確定正常。
C、收卷空載調(diào)試
收卷是由一臺(tái)變頻器控制68臺(tái)0.2KW力矩電機(jī)，檢查接線無(wú)誤后，合上空氣開關(guān)，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。設(shè)定變頻器運(yùn)行參數(shù)改為本機(jī)方式，由變頻器面板運(yùn)行變頻器，要求所有收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)向與工藝所要求的方向一致，把變頻器運(yùn)行參數(shù)改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“收卷轉(zhuǎn)換開關(guān)”打到“單開”位置，啟動(dòng)“收卷啟動(dòng)”按鈕，調(diào)節(jié)“收卷給定”電位器，運(yùn)行收卷電機(jī)，運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)使單臺(tái)或多臺(tái)收卷電機(jī)堵轉(zhuǎn)，觀察變頻器電流變化，確保在電機(jī)堵轉(zhuǎn)過(guò)程中變頻器電流變化在額定值以內(nèi)，變頻器能正常運(yùn)行。
D、排絲、油劑電機(jī)空載調(diào)試
排絲、油劑電機(jī)變頻器是通過(guò)面板控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢查接線無(wú)誤后，合上空氣開關(guān)，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。設(shè)定變頻器運(yùn)行參數(shù)改為本機(jī)方式，由變頻器面板運(yùn)行變頻器，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)向與工藝所要求的方向一致。
2）、空載聯(lián)控運(yùn)行調(diào)試
按接線端子圖接好各操作站、操作臺(tái)及設(shè)備的聯(lián)控信號(hào)線。去掉擠出機(jī)電機(jī)皮帶，把各個(gè)操作站面板上的“單開/聯(lián)控轉(zhuǎn)換開關(guān)”同時(shí)打到“聯(lián)控”位置，并確認(rèn)工控機(jī)上對(duì)應(yīng)聯(lián)控信號(hào)輸入正常，在擠出機(jī)、計(jì)量泵開環(huán)狀態(tài)下、點(diǎn)擊工控機(jī)上的“聯(lián)控啟動(dòng)”開關(guān)，準(zhǔn)備起動(dòng)生產(chǎn)線，工控機(jī)畫面上的顯示全部正常后，點(diǎn)擊“低速”開關(guān)，整條生產(chǎn)線低速運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中觀察校對(duì)生產(chǎn)線各電機(jī)轉(zhuǎn)速，以計(jì)量泵運(yùn)行速度為基準(zhǔn)，校對(duì)計(jì)量泵與主機(jī)、一至五牽伸、收卷的轉(zhuǎn)速比例。校對(duì)完畢運(yùn)行一段時(shí)間后，點(diǎn)擊工控機(jī)上的“高速設(shè)定”開關(guān)，設(shè)定生產(chǎn)線高速運(yùn)行速度，設(shè)定完畢后，點(diǎn)擊工控機(jī)上的“高速”開關(guān)，生產(chǎn)線以設(shè)定的運(yùn)行速度高速運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中觀察校對(duì)生產(chǎn)線各電機(jī)轉(zhuǎn)速比例是否與低速運(yùn)行比例一致，通過(guò)改變工控機(jī)畫面上的“高速設(shè)定”開關(guān)的設(shè)定值，觀察生產(chǎn)線各電機(jī)的運(yùn)行比例是否保持不變，若運(yùn)行比例發(fā)生變化，可通過(guò)工控機(jī)畫面上所對(duì)應(yīng)的“給定微調(diào)”鍵進(jìn)行校對(duì)。直到基本滿足生產(chǎn)工藝要求為止。
空載運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)需要觀察工控機(jī)上的各種監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)、監(jiān)控運(yùn)行指示、生產(chǎn)線實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、故障報(bào)警記錄、模擬工藝配方的存儲(chǔ)、調(diào)出使用，以及產(chǎn)量報(bào)表的模擬打印等工作狀態(tài)符合生產(chǎn)工藝要求。
3）、帶載聯(lián)控調(diào)試
空載聯(lián)控調(diào)試完畢后，可進(jìn)行整機(jī)帶載運(yùn)行。一切準(zhǔn)備就緒后，先點(diǎn)擊工控機(jī)畫面上的“低速準(zhǔn)備”鍵，生產(chǎn)線低速運(yùn)行，進(jìn)行拉絲工作，棕絲（共120根）由機(jī)頭模口擠出，向下經(jīng)過(guò)水箱引出到一牽、二牽、三牽、四牽、五牽后繞輔助收卷盤上，然后分絲（2根一組）到每臺(tái)收卷軸上，分絲后由前至后檢查排除斷絲、亂絲。一切前期工作完畢即可開高速運(yùn)行，點(diǎn)擊工控機(jī)畫面上的“高速運(yùn)行”鍵，設(shè)定“車速給定量”、“壓力”值給定量，生產(chǎn)線開始高速運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)修改“壓力”、各電機(jī)的“微調(diào)%”及一至五牽“溫度設(shè)定值”來(lái)調(diào)整棕絲成品質(zhì)量。當(dāng)棕絲質(zhì)量合格時(shí)，可進(jìn)行工藝配方儲(chǔ)存，方便以后生產(chǎn)同種規(guī)格棕絲隨時(shí)調(diào)出使用。
帶載運(yùn)行若一切正常，即可進(jìn)行正常生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意觀察工控機(jī)上的各運(yùn)行參數(shù)、實(shí)時(shí)曲線、故障報(bào)警等，以便隨即調(diào)整。在1#生產(chǎn)線運(yùn)行正常后，使用同種調(diào)試流程讓2#生產(chǎn)線開機(jī)運(yùn)行。當(dāng)兩條生產(chǎn)線同時(shí)開機(jī)時(shí)，把工控機(jī)畫面切換到生產(chǎn)線全局運(yùn)行監(jiān)視畫面同時(shí)對(duì)兩條生產(chǎn)線進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視。
5、 結(jié)束語(yǔ)
隨著棕絲應(yīng)用面和需求量的加大以及競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，降低生產(chǎn)成本成為每個(gè)棕絲生產(chǎn)廠家迫在眉睫的問(wèn)題。老式棕絲生產(chǎn)線一條線整機(jī)功率均在130KW左右，每臺(tái)出絲在60根，生產(chǎn)線速度也不超過(guò)100米/分鐘，而經(jīng)過(guò)從新設(shè)計(jì)的棕絲生產(chǎn)線一條線整機(jī)功率僅有60KW，每臺(tái)出絲在120根，生產(chǎn)線速度最高可達(dá)到120米/分鐘。無(wú)論是在耗能方面或是在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量方面，都為生產(chǎn)廠家提供了強(qiáng)而有力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此采用工控機(jī)、變頻器控制的棕絲生產(chǎn)線比以往老式棕絲生產(chǎn)線具有耗能低、效率高、可靠性強(qiáng)、操作方便簡(jiǎn)單及故障率低等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是新上生產(chǎn)線或改造舊生產(chǎn)線該控制方式都具有極大的推廣價(jià)值。
