腈纶纺丝生产线速度同步控制系统.pdf

2期
葛锁良等.腈纶纺丝牛产线速度同步控制系统
腈纶纺丝生产线速度同步控制系统
萵锁良李杨
(合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥2.30009
摘要以某厂腈纶生产线为背景,针对生产所需的速度同步控制,设计系统的电气结构和通信网络,
并提出一种速度同步控制方案。电气结构采用共直流母线技术和变频器调速技术,可以提高系统各工
位运行的稳定性。通信网络基于 Profibus-DP设计,完成现场设备的控制、信号的采集与传输。遠度同步
控制方案中,通过控制变频器的频率比来调整各工位的实际运行频率,完成速度的同步控制。每个工位
电机都具有良好的速度追踪特性,以保证在各个工位故障排除后可以快速投入正常工作。最后,通过
Wincc:监控画面验证了速度同步的有效性。
关键词速度同步腈纶纺丝变烦器电气结构通信网络
中图分类号TH865
文献标识码B
文章编号1000932(2015)02-0175-04
多电机的速度同步控制在纺丝、印刷及造纸一种速度同步控制算法,使系统在动态运行(如
要各电机的转速之间按比例协调控制并实现同步子的线速度保持恒定的比の安行时各个工位辊
等行业都有心泛的应用。工业控制过程中,需整组加速和整组减速)和平稳
升降,而且速度比例可以调节并保持稳定,形成
1系统的电气结构
个动态性能良好的速度链同步控铏系统,这样才
图1为一条生产线的电气拖动结构,前纺变
能使整个生产线在动态过程中保持稳定。
频器F2、F4~F10和F12~F15由整流器供电
针对速度同步控制系统,彭程提出基于三菱后纺变频器F16~F18和F20山2”整流器供电。
上R740变频调速器D参数控制的同步速度控在实际生产中,系统中各工位电机速度不尽相同
制方案,有效解决了生产线中送料机构、送料精度这就导致部分电机有时会因回馈制动而工作在发
和开卷机的速度同步控制问题。张亚东介绍了电状态,通过变频器道变桥向直流侧反馈能量,拎
基丁造纸机生产线的速度链同步控制的机理与控高变频器直流侧的电压。若变频器采用三相交流
制策略,把速度同步控制与负荷分配控制结合在电源供电,则可能因直流侧的电压过高而使变频
一起,建立了造纸机的速度同步控制系统。柳器产生保护动作,影响生产。采用共直流母线的
贺将变频器组以ば中某一变频器为基准,在基准驱动方案,可以把处于发电状态电动机产生的能
变频器进行加速运算时,各变频器的频率均与量反送回公共直流母线上,被其他处于电动状态
其保持一定比值不变,可以使整组变频器实现速的电机所消耗”,这样既滅小了能耗,又增加了系
度的同步升降。蒲晓龙把电机之间按照某一同统工作的稳定性。在系统快速停车时,所有电机
步比进行齿轮同步和凸轮同步,确保了同步精确均处于发电状态,为防止母线上的电压过高,在直
性的同时,进一步保证了同步曲线的柔和,减少了流母线上并联了一个制动单元,用制动电阻以热
高速运行时的机械抖动
消耗的方式消耗过剩能量。为了适应共直流母线
某厂腈纶生产车间共有6条生产线和1条备技术,需要对通用型变频器进行技术改造,使其适
用生产线,年产量可达到万吨,采用湿法纺丝?,应直流供电方式
其工艺流程分为前纺和后纺两部分。由于腈纶纺
丝工艺的要求,为保证腈纶纤维质量,要求系统各
个工位转速具备高精度的牵仲比”,笔者设计了收稿日期:20146520
176
化工白动化及仪表
第42卷
380V
AC
?100000F
1“警流器
0.37kW×30
制动单元
制动电阻
e696659ら62669
2“整流器0.2kWx65.5kW15kW7.Sk7 5k\s.5kw5.5kv5.5kW11kw45kwy'1kwr'22
380V
制动单元
16F1?F1s1F2?
制动电阻
11KW 5.5kw 45kw Ilk
图1系统电气拖动结构示意图
F1的电机带动计量泵将腈纶原液喷出,经过
凝固浴生成的初生纤维的强度比较低,F1转速稍
备用线 PLC INV
有波动都有可能造成断丝。为了防止断头事故发
生,在上1变频器整流桥的直流侧外接电容作为储
MPI DP
TDS-PA01TDS-PAO1
TDS-PA01
能元件。这样可以减小供电电压波动对F1变频
Profibus-dp7
器的影响,甚至在电网短时间断电时仍能维持F1
“生产线 PLC INVI
变频器带载运行
DP DP
上1所带计量泵共30台,每台功率0.37W
(TDS-PA01L'TDS-PA01
S-P401
F1变频器工作电床为380V(AC)±10%,在正常
Profibus-dp1
电压时直流侧电压U1约为510V,直流侧电压下
6生产线PT.C.TNV
限U2=0.91=459V,以发生“晃电”故障变器
仍能满载运行时间t=200ms计算得
TDS-PA0?TS- PAOI
IDS-PA
Profi bus-dp6
CU2=0.37×30)×1000×t
C=0.0898F
图2系统通信网络结构
故取储能电容C=0.1F=10000F
作为主站,备用线变频器和共他6条生产线的
2系统的通信网络结构
IC作为从站,主从TC之间通过DP端口连接
图2所示为系统的通信网络结构。监控级采进行实时通信。变频器通过适配器 TDS-AO接
用经济有效的MP网络?,备用线阿C采集其入 Profibus-DP总线
他6条线生产线的相关数据参数,通过MPI网络3速度同步控制
传送给工控机用于显示监控。具体连接方法为:3.1速度同步控制算法
上位工控机CP5613通信处理器的MPT接口,通
在高速运行过程中,电机的转速由工艺技术
过屏蔽双绞线和备用S7300PLC的CPU3172DP规程所设定,而低速慢纺的电机转速为高速运行
处理器模块的M∏接口相连接
时的1/3,在这两种情况时保持速度同步相对较
现场级通信网络耍求数据传输具有较高的实容易,所以同步速度控制的关键就在于高低速变
时性和可靠性,因此选用具有通信速度快、实时性换过程中,PC能及时计算出各工位的运行速度
好及组态配置灵活等特点的 Profibus-DP作为现保持速度变化的一致。
场级的通信总线。具体连接方法为:备用线PHC
以生产线由高速转換为低速为例,图3为减