腈纶纺丝生产线速度同步控制系统.pdf

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1、第２期葛锁良等．腈纶纺丝生产线速度同步控制系统１７５腈纶纺丝生产线速度同步控制系统葛锁良李杨（合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥２３０００９）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。速度同步控制方案中，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

2、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频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１０００-３９３２（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［１］等行业都有广泛的应用。工业控制过程中，需整组加速和整组减速）和平稳运行时各个工位辊［８］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值。①升降，而

3、且速度比例可以调节并保持稳定，形成一1系统的电气结构个动态性能良好的速度链同步控制系统，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１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由２整流器供电。ＦＲ-Ｅ７４０变频调速器ＰＩＤ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［２］和开卷机的速度同

4、步控制问题。张亚东介绍了电状态，通过变频器逆变桥向直流侧反馈能量，抬基于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［３］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其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减速运算时，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［９］其保持一定比值不

5、变，可以使整组变频器实现速的电机所消耗，这样既减小了能耗，又增加了系［４］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［５］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［６］用生产线，年产量可达到万吨，

6、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［７］个工位转速具备高精度的牵伸比，笔者设计了①收稿日期：２０１４-０５-２０１７６化工自动化及仪表第４２卷图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转速稍有波动都有可能造成断丝。为了防止断头事故发生，在Ｆ１变频器整流桥的直流侧外接电容作为储能元件。这样可以减小供电电压波动对Ｆ１变频器的影响，甚至在电网短时间断电时仍能维持Ｆ１变频器带

7、载运行。Ｆ１所带计量泵共３０台，每台功率０．３７ｋＷ，Ｆ１变频器工作电压为３８０Ｖ（ＡＣ）±１０％，在正常电压时直流侧电压U１约为５１０Ｖ，直流侧电压下限U２＝０．９U１＝４５９Ｖ，以发生“晃电”故障变频器仍能满载运行时间t＝２００ｍｓ计算得：１２１２CU１－CU２＝０．３７×３０×１０００×t２２C＝０．０８９８Ｆ图２系统通信网络结构故取储能电容C＝０．１Ｆ＝１０００００μＦ。作为主站，备用线变频器和其他６条生产线的2系统的通信网络结构ＰＬＣ作为从站，主从ＰＬＣ之间通过ＤＰ端口连接，图２所示为系统的通信网络

8、结构。监控级采进行实时通信。变频器通过适配器ＴＤＳ-ＰＡ０１接［１０］用经济有效的ＭＰＩ网络，备用线ＰＬＣ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ＭＰＩ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Ｓ７-３００ＰＬＣ的ＣＰＵ３１７-