匯川變頻器在高速卷繞頭上的應(yīng)用
高速卷繞頭是化纖行業(yè)前紡的關(guān)鍵設(shè)備,其基本的結(jié)構(gòu):夾頭和壓緊輥,組成一個(gè)經(jīng)典的卷繞裝置,夾頭相當(dāng)于收卷卷筒,壓緊輥相當(dāng)于摩擦輥;槽筒用于橫動(dòng)控制,控制纖維卷繞時(shí)的成型角。高速卷繞頭的基本控制要求為線速度恒定,速度精度高,一般的工藝要求為線速度精度達(dá)到萬分之三。適用于滌綸、丙綸、錦綸POY絲或工業(yè)絲的卷繞成型。兩臺變頻器分別控制卷筒進(jìn)行收卷,在摩擦輥上安裝用以速度檢測的光電傳感器,作為線速度的反饋信號。設(shè)備動(dòng)作過程中要求完成卷筒的自動(dòng)切換及卷繞作業(yè)。早期的卷繞頭為被動(dòng)式,即動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由壓緊輥提供,這樣就成為典型的表面卷繞,在卷繞的過程中卷筒直徑逐步增大,而摩擦輥的直徑不會改變,因此轉(zhuǎn)速控制對象比較簡單,一般用同步電機(jī)加變頻調(diào)速器就能滿足轉(zhuǎn)速精度的要求。
但是高級的卷繞頭要求夾頭直接驅(qū)動(dòng),壓緊輥被動(dòng)傳動(dòng),這樣就成為典型的中心卷繞。在中心卷繞中,由于卷筒直徑不斷增大,為保持線速度恒定,轉(zhuǎn)速需要不斷的減小。無錫某紡織機(jī)械有限公司開發(fā)了這樣一種新型的高速卷繞頭,這個(gè)系統(tǒng)的基本電氣控制配置為:匯川MD320變頻器控制夾頭電機(jī)和槽筒電機(jī);可編程控制器用的是富士SPB系列。
中心卷繞的高速卷繞頭對變頻器的要求可以從卷繞頭的工藝參數(shù)推導(dǎo)出來:卷繞頭的最高線速度為4000米/分鐘,夾頭電機(jī)為兩極變頻異步電機(jī),卷筒的初始直徑為126mm,最終直徑為430mm。初始卷繞時(shí)卷筒直徑最小,轉(zhuǎn)速要求最高:N0=(4000米/分鐘)/(0.126米/轉(zhuǎn))=10105轉(zhuǎn)/分鐘,從而可以推導(dǎo)出變頻器的最高輸出頻率為170Hz。
其次,為保證±1米的控制精度要求,對變頻器的輸出頻率分辨率有基本要求,當(dāng)卷筒直徑最大時(shí),有最大的頻率分辨率要求:±1米線速度,對應(yīng)轉(zhuǎn)速波動(dòng)=±(1米/分鐘)/(0.43米/轉(zhuǎn))≈0.740256轉(zhuǎn)/分鐘;對應(yīng)的頻率波動(dòng)=±(0.740256轉(zhuǎn)/分鐘)/60轉(zhuǎn)/Hz≈±0.0123Hz;匯川MD320變頻器的分辨率為0.01Hz,能很好滿足其工藝要求。
由于客戶卷繞頭上的測速反饋裝置反饋脈沖頻率過低,而無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的閉環(huán)矢量控制,在這種控制結(jié)構(gòu)下,變頻器要設(shè)為單純的頻率變換器,輸出頻率完全等于輸入頻率,而特殊電機(jī)曲線的設(shè)置值按夾頭變頻電機(jī)的名牌值和負(fù)載特性調(diào)整到最佳值。為了達(dá)到最高頻率給定精度,PLC需要通過串行通訊口控制變頻器,匯川的MD320變頻器可以支持多種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議,可以方便的與各種PLC進(jìn)行通訊,但在實(shí)際應(yīng)用中,考慮的實(shí)際的成本,最終采用的經(jīng)濟(jì)的RS485通訊。MD320需要擴(kuò)展一塊RS485通訊卡,通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的MODBUSRTU總線協(xié)議。因?yàn)榫砝@頭的卷筒直徑是在連續(xù)變化的,所以要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的線速度控制,用傳統(tǒng)的PID閉壞控制,速度會有靜差,不過在其公司技術(shù)人員的緊密配合下,這個(gè)問題被很好的解決了。橫動(dòng)槽筒控制也是高速卷繞頭這一產(chǎn)品獲的成功的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),以恒速控制槽筒,在特定的卷筒直徑時(shí)會產(chǎn)生迭紗現(xiàn)象,所以通常要求橫動(dòng)槽筒變頻器輸出的頻率一直波動(dòng)變化,MD320具有擺頻功能,很好的滿足卷繞的特殊要求。
結(jié)束語匯川變頻器的高精度和高性能,以及分銷商強(qiáng)大的技術(shù)支持使匯川變頻器成為高速卷繞頭的理想驅(qū)動(dòng)器,隨著中國化纖機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展,匯川變頻器將有一個(gè)美好的明天。
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