臺達變頻器在紡織加彈機上的實際應用
摘 要: 在簡要介紹假捻彈力絲機(加彈機)加工原絲成具有低彈和中彈性能的彈力絲的加工設備原理的基礎上,系統(tǒng)研討臺達變頻器加彈機運動控制應用技術。 1 引言 加彈機的全稱叫假捻彈力絲機,是一種將POY絲等原絲加工成具有低彈和中彈性能的彈力絲的加工設備。在紡織機械的多功能彈力絲機上,拉伸變形是重要的加工環(huán)節(jié)之一。對絲條材料進行加熱和恒溫控制會直接影響絲條拉伸變形的質量。絲條溫度的恒定性和絲條之間的一致性,對絲條變形的強度,緊縮伸長率,卷曲和染色不勻等質量指標都有極大的影響。
2 加彈機簡介 加彈機的結構(圖1)一般設置成對稱的A側(左側)和B側(右側),在每一側分別安裝有上熱箱和下熱箱,每一只熱箱上安裝有加熱器和溫度傳感器,它們構成了加彈機的加熱和測量部分。加彈機的傳動系統(tǒng)一般采用多個變頻器分別控制各個傳動部件的速度,通過安裝于傳動部件上的測速傳感器(編碼器或者接近開關),實時測控各個變頻器的速度,以滿足拉伸和假捻的工藝要求,因此變頻器的閉環(huán)恒速控制至關重要。 本文介紹的加彈機案例由9臺或者11臺變頻器組成(2.2kw八臺,1.5kw兩臺,7.5kw/15kw一臺,分別控制左一羅拉,右一羅拉,左二羅拉,右二羅拉,左三羅拉,右三羅拉,左黑輥,右黑輥,左橫動機構,右橫動機構,龍帶),其中2臺變頻器需要具備擾動功能(一種紡織傳動專用功能,也可以稱為三角波功能。),主要用于控制橫動機構;其余7臺由于對速度的穩(wěn)定性和精確性要求比較高,需要具備速度回饋功能,工程上為了節(jié)約成本,一般脈沖信號由外部接近開關來提供。
圖1 加彈機結構簡圖 3 電氣控制系統(tǒng)
圖2 加彈機電控系統(tǒng)簡圖 加彈機電控系統(tǒng)(圖2)由人機交互操作觸摸屏設置參數和監(jiān)控運行狀態(tài)。溫度控制器用于將熱箱的溫度穩(wěn)定在工藝設定的溫度值。測速反饋單元用于檢測各傳動部件的轉速反饋信號,使變頻器控制電機的速度恒定在客戶設定的傳動工藝值。
4運動控制系統(tǒng) 4.1衡定速度控制 為了使假捻的絲線長度及捻度能有效控制并統(tǒng)計,系統(tǒng)中的每臺變頻都需要死循環(huán)來穩(wěn)速,也就是說每臺變頻都必須帶有脈沖回饋功能。 4.2速度擺頻控制 擺頻功能適用于紡織、化纖及需要卷線、橫向運動等場合。為防止纖維絲在纖維卷表面的同一點堆聚,必須改變橫向的運動方式。擺頻功能的應用非常普遍,其主要目的在于避免卷繞時繞紗重疊,并可減少靜電。擺頻功能的原理是將一個三角頻率疊加到中心頻率上。為補償系統(tǒng)慣性,通常還需要加上一個快速階躍頻率。
5臺達變頻器應用設計 臺達M系列---高功能低噪音迷你型變頻器,具有體積小、低速力矩大、V/F及Sensorless向量控制;1.0Hz,150%以上額定轉矩輸出;內置PID功能;計數器功能;多段速及自動程序運轉;簡易定位;累計電機運行時間;自動偵測(Autotunning)電機參數;擺頻功能;散熱風扇運行模式設定;主,輔頻率控制;睡眠功能;節(jié)能運轉;RS485通訊接口,支持Modbus協(xié)議等特點。由于性能完善和使用方便廣泛應用于產業(yè)機械、工業(yè)自動化控制以及小型恒壓供水系統(tǒng)等廣泛的應用領域。 5.1速度閉環(huán)設計 加彈機變頻器速度閉環(huán)接口接入外部最高頻率到30kHz脈沖信號。參數設計如表1所示。 表1 臺達M系列變頻器速度閉環(huán)參數
由于M系列本身不提供驅動PG(速度反饋單元)的直流電源,需要外置電源來供給PG使用。目前來說,接入到M系列的信號為單脈沖信號,分別接到MI5和GND端子上。 5.2擺頻控制設計 擺頻運行過程(圖3)描述:先依加速時間加速到擺頻預置頻率P168,并等待一段時間P169,再依加速時間至中心頻率,然后依照設定的擺頻振幅P170、跳躍頻率P171、跳躍時間P172、擺頻周期P173、擺頻比率P174循環(huán)運行,直到停止命令下達后依減速時間減速停止。
圖3 擺頻控制設計
表2 臺達M系列變頻器擺頻控制參數
擺頻最高運轉頻率=中心頻率+中心頻率 * P170,擺頻最低運轉頻率=中心頻率-中心頻率 * P170,擺頻運轉頻率受上、下限頻率限制,超過或低于上下限限頻率,則會依上下限重新計算擺頻運轉頻率; 跳躍頻率=中心頻率 * P170 * |