幾年，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能變頻技術(shù)、先進(jìn)在線檢測技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的清梳聯(lián)，其主要特點是向制造精度高，控制智能化，流程短，產(chǎn)量高的方向發(fā)展。通過plc和變頻集中控制及連續(xù)喂棉技術(shù)，確保全流程協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)和系統(tǒng)穩(wěn)定，并具備遠(yuǎn)程診斷功能。前期，國產(chǎn)清梳聯(lián)產(chǎn)品與國外先進(jìn)設(shè)備相比存在系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，電氣控制水平不高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性偏低的缺陷，特別是流程長，且產(chǎn)量難以大幅度提高。針對清梳聯(lián)市場和現(xiàn)狀，青島宏大紡機(jī)廠確定開發(fā)高產(chǎn)新型短流程清梳聯(lián)設(shè)備，主要包括往復(fù)式自動抓棉機(jī)、大容量混棉機(jī)、新型高產(chǎn)梳棉機(jī)等主要設(shè)備和電氣控制技術(shù)在內(nèi)的清梳聯(lián)系統(tǒng)。變頻器在這些設(shè)備的控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，青島宏大紡機(jī)廠結(jié)合變頻技術(shù)的應(yīng)用，研制了“全流程無停車跟蹤連續(xù)無級喂棉控制系統(tǒng)”。本文主要論述了lenze變頻器在往復(fù)式自動抓棉機(jī)的應(yīng)用中需要注意的一些問題，借此和同行們商榷。

2 往復(fù)式自動抓棉機(jī)介紹及相關(guān)工藝需求
往復(fù)式自動抓棉機(jī)是整條清梳聯(lián)生產(chǎn)線工藝流程中的第一道工序。由于微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在技術(shù)上突破了清梳聯(lián)只能生產(chǎn)單一品種的關(guān)鍵。采用單、雙側(cè)抓棉，可作各種動作如往復(fù)、升降、轉(zhuǎn)向等智能化抓棉?；烀薨鼣?shù)增多，最多可以達(dá)到180包。開松度高，并有故障自診斷功能，顯示屏顯示工藝參數(shù)和人機(jī)對話等，這些高新技術(shù)都極大地推動了清梳聯(lián)自動化控制技術(shù)的發(fā)展。筆者使用的往復(fù)式自動抓棉機(jī)屬于單抓臂、雙抓棉輥結(jié)構(gòu)，由于肋條凸出打手，壓住棉包，抓取平穩(wěn)，同時抓取的是受肋條壓而浮起的棉層，達(dá)到均勻而小的棉塊，尤其對松包時，更為明顯。另外抓棉機(jī)采用卷繞式覆蓋帶無磨損，它在轉(zhuǎn)塔中有一個電機(jī)。隨轉(zhuǎn)塔往復(fù)時卷取或鋪蓋覆蓋帶。主要優(yōu)點是覆蓋帶受的張力小，不易疲勞，使用壽命較長。同時通過變頻控制系統(tǒng)對抓棉量精確控制，1700mm、2300mm、3100mm三種機(jī)幅以及可供選擇的分包抓取功能。1700mm機(jī)幅單機(jī)實際產(chǎn)量可達(dá)1000kg/h以上，2300mm機(jī)幅單機(jī)實際產(chǎn)量可達(dá)1500kg/h以上，3100mm機(jī)幅單機(jī)實際產(chǎn)量可達(dá)2000kg/h以上。往復(fù)抓棉機(jī)的速度可根據(jù)多倉混棉機(jī)的需用量調(diào)節(jié)，使棉倉儲棉量及棉層密度基本保持均衡。清梳聯(lián)生產(chǎn)線的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 清梳聯(lián)生產(chǎn)線的工藝流程圖

3 往復(fù)式自動抓棉機(jī)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后性能分析
在抓棉工藝要求上，現(xiàn)在往復(fù)抓棉機(jī)在抓取棉包總量上，2300mm幅寬20m長的可排100包～110包，棉束重量在500kg/h的產(chǎn)量時，一般可達(dá)30mg/個～50mg/個，已經(jīng)達(dá)到精細(xì)抓棉、多包取用的要求。從實際生產(chǎn)中，我們注意到抓棉輥速度和短絨增長有一定關(guān)系，當(dāng)抓棉輥速度由1650r/min下降到1300r/min時短絨率可下降1％左右；將抓棉輥速度由1565r/min降到1340r/min后，生條短絨率也由20.9％下降到19.72％，降低1.18個百分點。所以我們認(rèn)為對抓棉機(jī)的要求應(yīng)該是輕抓、細(xì)抓、抓勻、抓全。一是對抓取棉塊重量不宜過度要求，不是越小越好，一般控制在30mg/個～50mg/個即可；二是對減小棉塊重量，不要單從提高抓棉輥速度入手，而要在保證供應(yīng)條件下，以降低抓臂往復(fù)速度，提高小車運(yùn)轉(zhuǎn)率為宜。因此，在設(shè)備上，對抓棉輥傳動電機(jī)及小車往復(fù)運(yùn)動電機(jī)都采用了變頻電機(jī)，通過整機(jī)變頻控制系統(tǒng)便于使用廠工藝調(diào)整。
往復(fù)式自動抓棉機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，有如下幾個方面的顯著效果：
（1）具有軟起動功能。起動時電流較小，對電網(wǎng)沖擊小，起動時能耗大為降低。避免了啟動時的電流相當(dāng)于3～7倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。同時減少了對電動機(jī)，變速箱等機(jī)械的沖擊，延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。在工作中電機(jī)的功率因數(shù)可從0.2～0.5提高到0.9，減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低線損，大量減少了無功損耗。
（2）可實現(xiàn)設(shè)備來回行程自動識別，同時控制往復(fù)式自動抓棉機(jī)來回行程的電機(jī)運(yùn)行頻率分別可調(diào)，以改變往復(fù)式自動抓棉機(jī)來回行程的運(yùn)行速度。亦可對變頻器能耗制動進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以使變頻器更適應(yīng)該運(yùn)行工況。從而提高了生產(chǎn)效率。同時達(dá)到滿足抓棉工藝要求。
（3）往復(fù)式自動抓棉機(jī)抓棉輥采用變頻調(diào)速后可以有效控制雙抓棉輥變頻電機(jī)速度，從而可以保證對棉塊的輕抓、細(xì)抓、抓勻、抓全，滿足了棉紡織生產(chǎn)的工藝要求。
（4）通過往復(fù)式自動抓棉機(jī)電氣控制系統(tǒng)中plc對變頻器的精確控制，可以保證連續(xù)為后序設(shè)備提供均勻穩(wěn)定的棉塊，保證整條清梳聯(lián)連續(xù)穩(wěn)定高質(zhì)量生產(chǎn)。
采用多變頻器控制系統(tǒng)的往復(fù)自動抓棉機(jī)主回路如圖2所示。

圖2 采用多變頻器控制系統(tǒng)的往復(fù)自動抓棉機(jī)主回路

4 變頻器具體的應(yīng)用和參數(shù)設(shè)置
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，lenze變頻器已是十分成熟的電氣產(chǎn)品，并且其價格也已經(jīng)大幅度下降，在紡織設(shè)備上大量推廣變頻調(diào)速節(jié)能改造已經(jīng)成為可能。
目前，在國內(nèi)的紡織行業(yè)自動化設(shè)備中，采用變頻調(diào)速進(jìn)行控制十分普遍。倫茨（lenze）公司是歐洲率先將變頻技術(shù)應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)開發(fā)的廠家，并于20世紀(jì)90年代建成了歐洲第一條全自動化變頻器生產(chǎn)線。它以其強(qiáng)大的普適性使倫茨變頻器廣泛應(yīng)用于紡織印染行業(yè)的各種機(jī)械。倫茨系列變頻器可提供2倍額定轉(zhuǎn)矩、1.5倍額定電流。根據(jù)拖動與再生運(yùn)行狀態(tài)極限電流的分別設(shè)定，給出每個操作點的制動保護(hù)。因此驅(qū)動系統(tǒng)可承受大負(fù)荷并可提供高動態(tài)性能。在5～50hz的頻率范圍內(nèi)，在無速度傳感器方式下，速度控制精度可高達(dá)1%以內(nèi)。兩套參數(shù)集可通過端子切換以適應(yīng)不同工藝要求，每套參數(shù)集可提供4個頻率段，先進(jìn)的ftc控制方式，可在任意頻率下無需制動單元，即可進(jìn)行直流制動，內(nèi)置pid調(diào)節(jié)器、皮帶監(jiān)控（-v020版本）。lenze變頻器接線圖如圖3所示。

圖3 倫茨82008210系列變頻器接線圖

往復(fù)式自動抓棉機(jī)打手變頻器，驅(qū)動及轉(zhuǎn)向變頻器主要參數(shù)具體設(shè)置如表1和表2所示。

表1 往復(fù)式自動抓包機(jī)打手變頻器8216e主要參數(shù)設(shè)定表

表2 往復(fù)式自動抓包機(jī)驅(qū)動及轉(zhuǎn)向變頻器8212e主要參數(shù)設(shè)定表

5 結(jié)束語
清梳聯(lián)是提高紡紗質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，清梳聯(lián)裝備控制水平的高低，是完成中國棉紡行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、設(shè)備改造和技術(shù)升級的關(guān)鍵所在。國外先進(jìn)工業(yè)國家清梳聯(lián)裝備控制水平達(dá)到50％以上，以此為標(biāo)準(zhǔn)我國清梳聯(lián)自動化控制系統(tǒng)還極具發(fā)展?jié)摿?。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器價格也將進(jìn)一步降低，而性能將進(jìn)一步提高。變頻調(diào)速這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途

菏澤電廠125mw機(jī)組鍋爐制粉系統(tǒng)2臺給煤機(jī)采用滑差控制。其電磁調(diào)速離合器主要由電樞、磁極和勵磁線圈組成，當(dāng)異步電機(jī)啟動后，電樞以異步電機(jī)相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，這時，若勵磁線圈內(nèi)有直流電流通過，在電樞與磁極間便有磁通相連。電樞切割磁力線，即出現(xiàn)感應(yīng)電勢，在該電勢的作用下，出現(xiàn)渦流，此渦流產(chǎn)生的磁場與勵磁電流產(chǎn)生的磁場相互作用，使從動部分沿電樞旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整勵磁電流的大小，就可調(diào)整從動部分的轉(zhuǎn)速。
磁放大器給粉調(diào)速裝置接受來自調(diào)節(jié)器或操作器的0～10ma dc信號，控制直流電動機(jī)的電樞電壓或勵磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)給粉電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
因這種滑差控制精度低，故障率高，在1#機(jī)組大修中，改為變頻控制。

2 改造的原因

現(xiàn)在的控制回路存在的主要問題為電動機(jī)定速運(yùn)行，耗電量比較大，不利于節(jié)能降耗。
dk-1b控制器由分散元器件構(gòu)成，性能不穩(wěn)定，指示精度較低，造成轉(zhuǎn)速不易控制，轉(zhuǎn)速指示不準(zhǔn)，既增加運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，也增加了檢修維護(hù)費(fèi)用。
滑差測速電機(jī)精度較低(提供三相交流輸出)，不能提供準(zhǔn)確轉(zhuǎn)速。
鑒于上述原因，造成1#機(jī)組的兩臺給煤機(jī)控制回路與dcs接口轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多，給系統(tǒng)的監(jiān)視及控制帶來困難。
鍋爐給煤機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有節(jié)能、調(diào)速均勻線性化、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點, 是電廠鍋爐給煤機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計與改造中最先進(jìn)的選擇之一。

3 控制方案選擇

菏澤電廠使用的變頻器型號為1336 plus ⅱ，由ab公司(allen-bradley company)生產(chǎn)，其裝置供貨和調(diào)試廠家是青島華歐集團(tuán)四海自動化控制工程有限公司，給煤機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖1、圖2所示。

圖1 改造后的給煤機(jī)控制系統(tǒng)原理圖

圖2 給煤機(jī)變頻器外部電路圖

主要設(shè)備及材料如表1所示。


變頻器啟動后，通過dcs產(chǎn)生4～20ma控制信號，變頻器經(jīng)過運(yùn)算處理，去改變電源頻率，通過電源頻率的改變而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變電機(jī)的出力。給煤機(jī)變頻器控制柜照片如圖3所示。

圖3 給煤機(jī)變頻控制柜

4 1336 plus ⅱ變頻器

4.1 人機(jī)界面模件(him)

按下esc鍵時將使程序系統(tǒng)返回到菜單結(jié)構(gòu)中的上一級，按sel鍵，將使顯示屏的頂線或底線輪流變成有效，第一個字母閃爍指明該線是有效的。“r”或“s”鍵用來增加和減少一個數(shù)值或使不同的組或參數(shù)的目錄滾動，如圖4所示。

圖4 1336變頻器人機(jī)界面

當(dāng)按下enter鍵時，將選擇一個組，或參數(shù)，將一個參數(shù)值寫入存儲器中，在一個參數(shù)寫入存儲器后，顯示屏的頂線自動變成有效，允許選擇另一個參數(shù)或組。
變頻器的原理接線圖如圖5所示，跳線選擇器如圖6所示。

圖5 變頻器原理接線圖

圖6 跳線選擇器

標(biāo)準(zhǔn)模擬量i/o設(shè)置:1366 plusⅱ通過一系列的跳線把標(biāo)準(zhǔn)i/o和tb2聯(lián)系起來。每個跳線選擇器有四組跳線，分別為跳針1-2、3-4、5-6和7-8。這些跳線使tb2端子板的輸入和輸出有效。
每個輸入均可組態(tài)在0～10v、0～20ma或電位器信號下工作。把跳線選擇器的頂部跳針連接的組態(tài)是輸入可在0～10v的信號下工作。底部跳針連接的組態(tài)是可在0～20ma的信號下工作;而右邊的跳針連接的組態(tài)是可在電位器信號下工作。

4.2 編程步驟
編程步驟如圖7所示。

圖7 him編程步驟

現(xiàn)以[bbbbb mode] [輸入模式選擇]為例，說明變頻器編程步驟。
從狀況顯示開始，按任意鍵，顯示“choose mode”，按增加(或減少)鍵，直到顯示“program”，按enter鍵，顯示參數(shù)組“metering”，繼續(xù)按增加(或減少)鍵，直到顯示“setup”組，按enter鍵，按增加(或減少)鍵，直到顯示[bbbbb mode]，按sel鍵，按增加(或減少)鍵，直到顯示[run fwd/rev][正向運(yùn)行/反向運(yùn)行]，按enter鍵，按esc鍵直至返回狀況顯示，為使改變有效須對變頻器重新上電。
(1) 編程和顯示模式
編程和顯示模式允許進(jìn)入?yún)?shù)以便觀察和編程。其步驟如下:顯示下，按壓enter(或任意鍵)，顯示“choose mode”(選擇模式); 按增(或減)鍵顯示“program”(或“display”)，按enter鍵; 按增/減鍵直到出現(xiàn)所需要的組，按enter鍵，再按增/減鍵，直到出現(xiàn)所需要的參數(shù)。
(2) 過程模式
選擇過程模式時,過程顯示一個有過程顯示參數(shù)組編程資料構(gòu)成的常規(guī)顯示。步驟如下:按進(jìn)入編程模式的方法進(jìn)入到編程模式，按增/減鍵顯示“process display”，按enter鍵; 用增/減鍵選擇[過程1參數(shù)]，鍵入需要監(jiān)視的參數(shù)號，按enter鍵，用增/減鍵選擇[過程1參數(shù)]，鍵入需要的標(biāo)定因數(shù)，按enter鍵，用增/減鍵選擇[過程1字符1]，鍵入需要的字符，按enter鍵，過程編程完成后，按esc鍵直到顯示“choose mode”，按增/減鍵，直到process出現(xiàn)，按enter鍵。用增/減鍵選擇第一行過程1和過程2參數(shù)，按sel鍵移到第二行，選擇所需要的參數(shù)。

4.3 主要參數(shù)設(shè)置
變頻器參數(shù)設(shè)置如表2所示。

5 系統(tǒng)調(diào)試

為保證調(diào)試質(zhì)量及調(diào)試工作的順利進(jìn)行，特制定1#爐甲乙給煤機(jī)變頻改造調(diào)試方法:
(1) 調(diào)試前準(zhǔn)備
認(rèn)真閱讀設(shè)備使用及維護(hù)說明書，審查變頻器原理接線圖，確保圖紙的正確性。
設(shè)備檢查:對照圖紙檢查設(shè)備型號，數(shù)量，規(guī)格及附件是否齊全;設(shè)備檢查合格。
檢查接線應(yīng)正確規(guī)范，編號頭清晰，接線要牢固。

(2) 設(shè)備投運(yùn)調(diào)試
設(shè)備安裝接線工作全部完畢后，在設(shè)備送電前，對照圖紙，應(yīng)再次核對接線，電源回路絕緣測試要合格，保險容量核對，接插件進(jìn)行檢查。
上述工作完畢后，配合電氣檢修人員對設(shè)備送電，準(zhǔn)備系統(tǒng)單體調(diào)試，并做好必要的安全措施。
在供方技術(shù)人員的指導(dǎo)下，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試應(yīng)按照設(shè)備手冊的說明進(jìn)行，不得違規(guī)操作，以防損壞設(shè)備和危及人身安全。
檢查被調(diào)試設(shè)備應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)規(guī)范，單體調(diào)試完畢后，如達(dá)到條件即進(jìn)行dcs系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)，檢查系統(tǒng)能否正常工作且能否滿足工作要求，注意觀察dcs輸出0～100%變化時的變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號有無不正?，F(xiàn)象，電機(jī)電流是否正常，同時試驗變頻器運(yùn)行、停止及故障信號是否顯示正常;試驗給煤機(jī)啟、停指令及運(yùn)行、停止、故障信號是否正常。
調(diào)試中如出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止調(diào)試，找出原因后再進(jìn)行調(diào)試。
將參數(shù)從一變頻器復(fù)制到另一變頻器時，先將參數(shù)從變頻器復(fù)制到適配器，其步驟如下:
從狀況顯示開始，按任意鍵，顯示“choose mode”，按增加(或減少)鍵，直到顯示“eeprom”，按enter鍵，按增加(或減少)鍵，直到顯示[save values]，按enter鍵，按增加(或減少)鍵，直到顯示“drive→him”，按enter鍵直至將參數(shù)完全從變頻器復(fù)制到適配器，拔復(fù)制好的適配器之前，必須設(shè)置logic mask(92)中tb2 x11111111全為0，此時方可拔下該適配器; 否則將使此變頻器中斷工作，即:將使此變頻器控制的給粉機(jī)停。