1  概述

    牛仔布生产中，浆染联合机是其关键的设备之一，长80多米，分为车身和车头两大部分。车身由上浆、染色、水洗和烘干四部分组成。在给定的工艺条件下，要求同步拖动电动机的转速恒定在2 000±20r/min范围内，才能达到稳定经线生产的产品质量。在进行正常经线操作处理时，电动机的转速要求在50±4r/min左右，因此对电动机有较宽的调速范围要求。在原系统中，与该同步拖动配套的电机是滑差电动机，其结构上存在机械特性软、控制精度低、传动效率低和电能损耗大的致命弱点。因此，用结构简单、体积小、成本低、可靠性高的交流鼠笼异步电机取代滑差电动机，用交流变频调速技术与PLC自动控制技术控制异步电机转速，以保持浆染联合机车身同步拖动电动机的转速恒定，是改造浆染联合机自动控制系统的关键之一。由于车头收卷卷径的不断变化，或车身低速运行处理跳线、车头仍在高速工作时，被控对象的动、静态参数或控制系统结构参数发生了较大范围的变化，增加了控制的难度，用普通的线性控制技术和非线性控制技术已不能满足生产工艺的要求。为此采用单片机系统，配以特定的数学模型解决了这一难题，实现了对浆染联合机的控制。

2  控制系统组成

    浆染联合机自动控制原理框图如图1所示。本系统主要由经线导辊群、鼠笼异步电机、变频器、PI调节器、速度传感器五部分组成。采用转速闭环的目的是保证经线速度基本上不随负载变化或受外界的干扰而变化。PI调节器由LM741集成块组成，它将可编程序控制器送来的给定信号与反馈信号比较后产生的误差信号进行PI运算，然后输出一个控制变频器的信号。变频调速器带制动电阻。速度传感器是以测速发电机组成，它将转速信号转换成电压信号输入到PI调节器中，与给定信号比较后产生误差信号。车身同步拖动变频调速系统的控制精度主要取决于检测元件及变送器的精度。

5  PLC与变频器的选用

    该系统中，选用日本松下FP1-C40小型整体式可编程序控制器，它具有24个输入点和16个输出点，并可扩展一块D/A模块，该机具有很简单的模拟量处理功能，可将不同的十六进制数送入D/A模块，产生相应模拟电压0～5V，对应十六进制00～FFH共255点，也对应于变频器输出频率0～50Hz。
    变频器结合启动转矩选用一种启动转矩比较合适的变频器，且要求使用四象限运行的变频器，因为所有的非四象限运行变频器通过合理的选择调节器都可以实现转速由低变高时的最优控制，而变频器由高变低时却无法实现制动时的最优控制，只有使用四象限运行变频器再通过合理的选择调节器才能实现，使用四象限运行变频器是满足高动态指标要求的必要条件，所以选用富士公司的FRENI5000G9S型，它可以带动22kW的电动机。

6  系统投用效果

    从系统投运半年多的情况来看，运行稳定、效果良好。车间统计数据表明：班产量平均提高4.8%，成品率平均提高2.7%；平均月节电438度；维修人员由原来每班二人减为一人，设备平均故障由原来每月5～6次降为1～1.5次；起动冲击电流由原来额定值的6.5倍左右变为平滑启动无冲击；投资收益较好。

7  结论

    系统采用变频调速技术和PLC控制。除节能效果外，电动机启动均为软启动，实现了电机平滑无级调速，电网无冲击电流，电机也消除了电流冲击和机械冲击。自动化程度也有提高，从而延长了电机和系统的使用寿命。