变频器应用在卷染机上

简要说明  
　　在卷染机控制中，采用张力控制器加双变频调速器，具有配置简洁、控制效果优良、系统成本下降等特点，另外，本文详细介绍，深圳市英威腾电气有限公司自主研制的新一代CHV高性能矢量变频器在江苏省无锡市联昌染厂SW1500卷染机上的应用情况。  
　　 目前，在纺织品加工市场中，布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白，上色，整压磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数（上布道数）、自动掉头（来回多次漂白或染色）、自动停车（急停且稳定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整个加工工艺过程中，要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定，因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。本文以一个工程实例来说明，深圳市英威腾电气有限公司自主研制的新一代CHV高性能矢量变频器，完成卷染机的工艺控制要求，从另一个角度，阐述了在卷染机中采用异步电机控制的解决方案。 
　　 卷染机工作时，是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上，滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关（即滚筒每旋转一卷，接近开关产生一个脉冲），此时卷染机张力控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后，采用人工的方式把布匹的一头，穿过染池、连动轴，卷到另外一个滚筒上面并缠紧，开动卷染机，便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转，控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定，并且坯布经过染液的时间一致，也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈，同样，也没有张力反馈的驱动控制系统，因此，控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率来达到该种*的要求 
　　该卷染机以卷染机张力控制器作为主控制器，采用触摸屏作为人机界面，它主要完成的是张力，线速度的设定，布道计数，相应匹配频率，电机输出转矩的给定，以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485通讯（Modbus协议）。由控制示意图可见：两台*一样的变频器（18.5kw），它们均工作于有PG矢量控制模式下。上布时刻，卷染机张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到控制器，控制器将根据坯布的直径和总圈数，可以计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径，且误差较小。控制器通过实转动半径，用户设定的张力、线速度，准确计算出相应的转矩（收卷电机）和匹配频率（放卷电机），通过串行485通讯，传输给CHV变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制，则是利用CHV矢量变频器的转矩控制功能来实现的。 
　　 由卷染机的工作原理可知，放卷侧的电机始终处于发电状态，通常的做法都是采用制动单元加制动电阻，将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说，这种方式对电能的浪费是很大的，同时，也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。CHV高性能矢量变频器可以方便支持公用直流母线，将两台变频器的直流母线直接并联，这样卷染机正常工作时，因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上，从而使电能得到充分利用，极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候，两台电机都处于发电状态，在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻，这个制动电阻的工作是短时的，能耗很小，主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。  
　　 
　　  
　　总结 采用CHV矢量变频器控制的卷染机，达到了性价比*的要求，为卷染行业产品升级换代提供了解决方案。