2.2 串行總線控制交流變頻速度協(xié)調(diào)系統(tǒng)
交流變頻調(diào)速已在染整設(shè)備上廣泛應(yīng)用，變頻器的頻率給定也由模擬量信號發(fā)展到全數(shù)字化。這樣促進(jìn)了變頻器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，許多變頻器都附設(shè)有串行通訊功能，這種串行通訊控制方式具有很多優(yōu)點。
(1)只需一根屏蔽雙絞線就可完成數(shù)臺變頻器的控制，節(jié)約線纜成本。
(2)修改變頻器的設(shè)置不需改變硬件接線。
(3)可讀取、顯示多個變頻器參數(shù)，精度高，只有量化誤差。
(4)可方便地實現(xiàn)多臺變頻器開環(huán)或閉環(huán)聯(lián)動調(diào)速等。
這些比一般的變頻器端子操作、電位器操作、變頻器面板操作、面板參數(shù)讀取、模擬量編程(1~2個)輸出測量參數(shù)具有不可比擬的優(yōu)越性。
變頻器串行總線通訊有兩種方式:一種是采用集中控制系統(tǒng)(DCS)，由工控機與變頻器通訊，是在已有的DCS系統(tǒng)上加裝變頻器控制功能，如前述的“計算機控制交流變頻調(diào)速跟隨系統(tǒng)”；另一種是采用PLC的通訊口與變頻器通訊，由于PLC人機交換性較差，故使用人機界面(HMI)與PLC組合對變頻器進(jìn)行串行總線控制的方式，在性能、可靠性、價格等方面都獲得了染整電氣傳動設(shè)計人員的認(rèn)可。
2.2.1 圖(6)為LMA048型前處理退漿聯(lián)合機總線控制框圖，工控機通信
2.2.1 圖(6)為LMA048型前處理退漿聯(lián)合機總線控制框圖，工控機通信
該控制系統(tǒng)包括:工業(yè)計算機、變頻器、松緊架速差傳感器、溫控表、CANBUS現(xiàn)場總線協(xié)議的開關(guān)量輸人輸出模塊、A/D.模塊及開關(guān)量D/A模塊。
2.2.1.1 開車主令信號由工業(yè)控制機統(tǒng)一發(fā)出，相鄰單元間的速差由松緊架檢測、變送、調(diào)節(jié)。工業(yè)控制機隨時接受全機所有松緊架上速差傳感器的反饋信號，同時分別對每一信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，然后再通過CAN總線分別向每一傳動單元的變頻器發(fā)出綜合處理后的信號，以消除單元間速差，協(xié)調(diào)跟隨運行。
2.2.1.2 現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)DCS(集散控制系統(tǒng))通訊網(wǎng)絡(luò)，從分散控制裝置下移到現(xiàn)場的智能儀表。由于染整生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境惡劣，因此現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)不僅要適應(yīng)操作環(huán)境，而且對環(huán)境的抗干擾性要求也很高。
2.2.1.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)所使用的智能傳感器，由傳統(tǒng)的傳感器和微處理器(或微計算機)相結(jié)合而成。它充分利用微處理器的計算和存儲能力，完成測量信號調(diào)理(如濾波、放大A/D轉(zhuǎn)換等)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示以及自校、自檢、自補償?shù)裙δ堋?現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一個局部測控網(wǎng)絡(luò)，基于現(xiàn)場總線的智能傳感器支持現(xiàn)楊總線通信協(xié)議，進(jìn)入局部測控網(wǎng)絡(luò)。
值得注意的是，在DCS系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)RS-232、RS-422、RS-485等被廣泛采用。但是，智能傳感器與控制設(shè)備之間仍然是采用傳統(tǒng)的模擬電壓或電流信號進(jìn)行通信，這樣，就沒有從根本上解決布線復(fù)雜和抗干擾性差的問題。
2.2.1.4 退漿聯(lián)合機中的工業(yè)計算機的主要功能是，實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示、圖形顯示、參數(shù)列表、數(shù)據(jù)打印、數(shù)據(jù)輸入、參數(shù)修改、控制運算調(diào)節(jié)、報警處理、故障處理、通訊處理和人機接口。
2.2.2 S7-216PLC的通信方案
LMV131*系列型平幅松弛型連續(xù)堿減量機，應(yīng)用了S7-216PLC與FRN-G9S系列變頻器的通信方案。圖7(a)是系統(tǒng)硬件構(gòu)成示意，圖7(b)通信板的接線。由于富士變頻器FRN-G9S系列本身無通信接口，因此必須選配0PC-C9S-RS通信板安裝在變頻器的選件端口上，其西門子(SIM ATIC)S7-216可編程序控制器的PORT1口通過RS485自由通信口模式向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)命令，PORT0口采用PPI協(xié)議與TP37工業(yè)人機界面——觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和獲取操作命令。
S7-216的PORTO和PORT1口的6ES7902-0AB10-0XAL通信頭上的終端電阻開關(guān)置于ON位置，阻值為120Ω，通信電纜采用西門子專用通信6×V0-0AH00。圖(2)是系統(tǒng)的程序流。
2.2.3 S7-216與MD320的通信
MD系列矢量型變頻器可以采用三種方式組網(wǎng)控制:RS485單主多從網(wǎng)、RS485-RS232單主多從PC網(wǎng)和RS232PC后臺監(jiān)控。第一種方式物理接口:RS485接線端子、異步傳輸、半雙工方式。MD320變頻器串行通信采用總線卡自主開放協(xié)議，協(xié)議詳見深圳市匯川技術(shù)有限公司的“MD320串行通訊協(xié)議”系統(tǒng)通信見圖(8)所示。西門子S7-216CPU可編程序控制器，PORTO用于編程下載和連接人機界面，PORT1與三臺MD320變頻器組成串行通信網(wǎng)，變頻器地址分別為01H、02H、03H。PORT1為可自由編程的485通信口，其波特率、校驗特性可自由編，可與任何485物理層的通信設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集器、變頻器通信。通信界質(zhì)為屏蔽雙絞線，屏蔽層單端浮接抗干擾TE線，總線的兩個物理終端需接入終端電阻，可經(jīng)撥碼開關(guān)設(shè)置。變頻器的通信一般可分為四個階段:開機啟動、調(diào)速、定時讀取運行參數(shù)和停機。
2.3 比例串聯(lián)控制傳動系統(tǒng)
染整工藝過程織物經(jīng)在機張力的牽伸及經(jīng)堆置、堿縮，導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)段前后單元機的進(jìn)出布速不等，在布速變量較大的工況，傳動系統(tǒng)采用比例串聯(lián)控制是必要的。
松堆絲光工藝因制品在濃燒堿的工藝堆置6~8min，徑向收縮在10%~20%之間，若不進(jìn)行比例定長控制，落布將發(fā)生嚴(yán)重缺布，無法交單。
2.3.1 圖9是YMH218型短流程打卷直輥絲光機單元組成的示意圖
2.3.1.1 打卷車采用常規(guī)的A字車，由兩個汽 缸控制拖板，使A字架的卷繞輥(布卷)5壓在收卷輥(退卷輥)4上，隨著收卷(退卷)過程布卷直徑的變化，A字架底部拖板位移，保持布卷與收卷輥(退卷輥)間的壓緊程度，保證在一定張力下無折皺收卷。
2.3.1.2 軋車1的兩輥立式，上橡膠輥、下不銹鋼輥，∮400mm，氣動加壓、可調(diào)，正反轉(zhuǎn)運行。
2.3.1.3 收卷輥4采用橡膠輥，∮385mm，經(jīng)離合器與減速箱輸出輥連接。收卷時主動運行，退卷時離合器脫開由織物帶動。
2.3.1.4 直輥槽3由五只∮250mm的直輥構(gòu)成導(dǎo)布路線，上橡膠輥三只、不銹鋼輥兩只，織物平整地在一定張力下包裹于直輥上，緯紗因經(jīng)紗的張力制約了滑移現(xiàn)象，再加上織物在機全程包裹于各種輥筒上，不存在空氣道，布幅收縮阻力大，這樣可有效地防止直輥絲光緯向門幅收縮。擋液輥6是為了防止輥運行中所帶燒堿的飛濺而設(shè)置的。噴淋管2為直輥槽3不斷添加工藝堿液及水洗時提供熱水。
2.3.2 電氣原理框圖
圖(10)是電氣原理框圖。系統(tǒng)由四單元組成，打卷單元共用一臺變頻器(退卷時退卷輥與減速器“脫離”，該單元電動機不饋電)，由于系統(tǒng)根據(jù)工藝要求是可逆的，且單元間應(yīng)比例調(diào)節(jié)線速度跟隨，因此，變頻器工作在四象限狀態(tài)。
電氣系統(tǒng)應(yīng)用了PLC控制與人機界面(HMI)組合對變頻器進(jìn)行串行總線控制。采用12位D/A轉(zhuǎn)換，頻率分辨率達(dá)到0.015Hz，頻率精度在0.01%之內(nèi)，確保在機織物張力1%的調(diào)節(jié)精度。
人機界面采用富士20cm(8英寸)TFT觸摸屏，工作屏在功能上劃分為五個部分:
(1)程序選擇顯示:用以選擇機器的工作程序，包括絲光、水洗、手控電磁閥和計道程序。(2)張力設(shè)定：用于打卷與主軋、主軋與輔軋之間的工藝張力設(shè)定，亦為單元間線速度的比例調(diào)節(jié)，設(shè)定范圍為士5%，分辨率為0.1%。
(3)運行方式選擇：用于選擇運行方向，左行或右行，單機運行或聯(lián)合機運行。
(4)速度設(shè)定及軋車加壓、拖板加壓：由導(dǎo)布速與運行速度設(shè)定器組成，一旦設(shè)定完畢由觸摸按鈕切換，保證了工藝設(shè)定的準(zhǔn)確性。軋車及拖板的電壓各自按工藝要求設(shè)定。
(5)變頻器或電動機的運行狀態(tài)顯示：當(dāng)出現(xiàn)故障，狀態(tài)指示燈呈現(xiàn)紅色，且停止系統(tǒng)工作，判別排除故障后，觸摸對應(yīng)狀態(tài)燈，起復(fù)位作用。
手調(diào)閥控屏設(shè)在次屏上，停機時可用觸摸按鈕使各電磁閥通斷，系統(tǒng)工作時顯示當(dāng)前各電磁閥狀態(tài)。
比例串聯(lián)控制傳動使打卷絲光機傳動及可控張力牽伸的工況得到改進(jìn)，有利于織物獲得要求的光澤及有效防止緯縮。
3 染整電力傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展
染整電力傳動控制系統(tǒng)因各種工藝條件及高質(zhì)量染整面料加工的要求，存在眾多的控制系統(tǒng)方案。就多單元交流變頻速度協(xié)調(diào)系統(tǒng)而言，有計算機控制，DCS控制系統(tǒng)；以速差控制而言，就有穩(wěn)速控制，比例控制等；從發(fā)展而言，全數(shù)字化的FCS控制系統(tǒng)是首選。
目前染整行業(yè)運行中的平幅多單元聯(lián)合機電力傳動控制系統(tǒng)水平參差不齊，結(jié)合工藝參數(shù)在線測控，現(xiàn)場總線成為自動化控制發(fā)展的熱點，F(xiàn)CS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是自動化與信息化深度融合的典型先進(jìn)技術(shù)方案，F(xiàn)CS是21世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流，是染整企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)構(gòu)建之一。
