针梳机调速自动控制系统的改造

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1、针梳机调速自动控制系统的改造-职业杂志论文针梳机调速自动控制系统的改造文/张雪梁旭欧飞摘要：本文介绍了毛条生产线上针梳机调速自动控制系统的基本原理及系统的性能特点，并简要介绍了针梳机的变频调速系统改造，分析了该变频调速系统调试过程中存在的问题及解决的方法。关键词：针梳机调速自动控制系统PLC变频器改造茂名某毛纺企业针梳机的14台异步交流电动机的调速系统，使用原装进口的AMPACTAM3-415-73L-200针梳机变频器。这种变频器是20世纪80年代末设计的产品，采用非模块化模拟电路设计，电路复杂，长时间运转导致变频器电路元件严重老化，无

2、论是控制回路的线路板还是主回路的整流器、逆变器都陆续出现了电气故障，造成针梳机经常因故障停机、毛条产量低，经济效益锐减，对这批变频器的改造迫在眉睫。笔者学校电气专业教师与该厂技术骨干人员共同改造了针梳机调速自动控制系统，降低了能耗，提高了生产效益。一、调速自动控制系统的基本原理毛条针梳机属于恒转矩负载，针梳机生产线的电气自动控制系统由可编程序控制器（PLC）、变频器、异步电动机、控制线路和相关电气元器件组成，如图所示。该针梳机生产线采用德国西门子公司的组合式PLCS5-95U型号，组合柜内含1块电源插卡、1块CPU插卡、5块输入插卡和3块

3、输出插卡，其中输入插卡使用金钟穆勒EBE201型号，支持16路模拟信号输入；输出插卡使用金钟穆勒EBE203型号，支持16路模拟0-24V输出信号输出。该PLC能进行无触点的逻辑控制，提高控制系统性能、运行的可靠性，缩小控制装置的体积，降低故障率，减少维护维修的工作量，降低能耗。例如针梳机主轴和前、后罗拉速度通过速度传感器检测，其值输入PLC进行运算后，计算出毛条长度等工艺参数。毛条长度输入PLC与设定值进行比较后，及时调整变频器的输出频率，使针梳机按设定进行毛条梳理，当梳理长度达到设定值时停机（比如每次达到预设值为1500），PLC输出

4、指令，切毛电动机工作带动相关切毛机构切断毛条，然后自动更换毛条落毛桶，再进行下一个生产循环周期。该针梳机生产线变频器采用V/f控制模式，这种变频器采用正弦波脉宽调制，控制相对简单，变频调速的机械特性硬度较好，能满足对调速要求不高的部分纺织机械的调速要求。主电动机M1变频调速系统经整流、电容滤波后，再由相应的逆变器逆变成变压调频的交流电，实现主电动机的变频调速。变频调速系统的降速，是通过降低给定频率的方式来实现的。频率降低时，同步转速同时下降，此时电动机转速因惯性（包括负载惯性）作用而不能马上降下来，因而导致电动机运行转速超过同步转速而处于

5、再生制动状态，使电动机转速迅速地跟随频率的下降而下降。毛条生产线要求调速系统能长期连续、稳定、可靠的工作，也就是一年8000小时连续运转不出故障。二、调速系统的改造经过校企专家分析论证，得出结论：修复有故障的变频器的最有效办法是将变频器更新换代，对原调速系统进行技术改造。参照该生产线主拖动电动机的参数为额定电压380V、额定功率11kW、额定电流20.9A、转速2930r/min，可根据以下7个基本原则选用通用型变频器的型号，并且所选用的变频器要求结构简单、维护方便、运行可靠、耐用。一是电压等级的选定。选用时注意变频器的电压等级是否与输入

6、电源和所驱动的电动机电压等级相同，此次选用的是380V变频器，电压波动范围在-15%～10%。二是最大适用电动机容量的选定。选用的变频器最大适用电动机容量是11kW，而且是4极普通异步电动机。三是通用变频器控制方式的选定。电动机的转速与通用变频器的输出电压之间可以有多种控制方式，一般有V/f控制方式、转差控制方式、矢量控制方式和直接转矩控制方式几种。V/f控制方式是通用变频器使用最多的一种控制方式，也是这次改造所用的控制方式。四是输出频率范围的选定。选择最小频率和最高频率要适当。五是输出频率精度的选定，要求在选定范围中。六是制动方式选定。

7、通用变频器的电气制动有内部制动和外部制动两种方式，本次变频器的制动方式为内部制动。七是功率因素的选定。本生产线对功率因素无特殊要求。经反复分析国内可大量供货的变频器，综合了各项技术参数，确定了以富士FRENIC5000G11S系列变频器（具体型号为FRN11G11S-4CX）作为老式变频器的换代品。富士FRENIC5000G11S系列变频器具有高性能和多功能的优点，适用于一般工业负载。这种变频器采用了低噪声控制电源系统，能大大减小对周围传感器等设备的噪声干扰影响；22kW以下标准产品采用全封闭结构IP40，耐环境性好；面板能显示和确认运行

8、状态、输入/输出状态和跳闸时的详细参数，由此能较容易地进行异常原因分析和提出对策。控制系统主电路接线图见后。根据生产需要，针梳机要求有快车和慢车两种速度。PLC输出快车和慢车信号输出电压是24