丹佛斯FC360在卷染机上的应用

摘要：目前，在纺织品加工市场中，布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压磨面等相关纺织品加工工艺的完成。

卷染机控制方面要求具备自动计数（上布道数）、自动掉头（来回多次漂白或染色）、自动停车（急停且稳定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整个加工工艺过程中，要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定，因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。

       丹佛斯FC360优异转速，转矩控制对卷染机进行恒线速度和恒张力控制，同时也可以满足印染厂潮湿，腐蚀的恶劣环境。

1.系统构成

卷染机的控制示意图

2．控制方式

（1）该卷染机使用两台4KW电机，实现中心轴卷曲控制。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上，滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关（即滚筒每旋转一卷，接近开关产生一个脉冲），此时卷染机控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后，采用人工的方式把布匹的一头，穿过染池、连动轴，卷到另外一个滚筒上面并缠紧，开动卷染机，便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转，控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定，并且坯布经过染液的时间一致，也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈，同样，也没有张力反馈的驱动控制系统，因此，控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率以及 收卷变频器的输出转矩来达到该种独特的要求。

（2）该卷染机以西门子S7-1200 PLC控制器作为主控制器，采用触摸屏作为人机界面，它主要完成的是布匹张力、运行线速度、布匹厚度、来回卷染次数的设定，放卷电机的运行频率、收卷电机输出转矩的计算，自动调头、自动停车等相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用网络通讯PROFINET。

（3）由控制示意图可见：两台完全一样的变频器（4kw），它们均工作于矢量带反馈控制模式下。上布时刻，卷染机plc控制器记录下卷在滚筒上面的布匹圈数，然后由操作工测量该布匹的厚度，把这个值输入到控制器，控制器将根据坯布的厚度和布匹的圈数，可以精确计算出滚筒的直径。采用这种方法可以轻松获得时实转动半径，且误差较小。控制器通过实转动半径，用户设定的张力、线速度，准确计算出相应的转矩（收卷电机）和匹配频率（放卷电机），通过网络通讯PROFINET，传输给FC360变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。从而保证了恒线速度与恒张力的控制，其中，恒张力控制是利用Fc360变频器的转矩控制来实现的。

（4）由卷染机的工作原理可知，放卷侧的电机始终处于发电状态，通常的做法都是采用制动单元加制动电阻，将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说，这种方式对电能的浪费是很大的，同时，也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。FC360变频器可以方便支持公用直流母线，将两台变频器的直流母线直接并联，这样卷染机正常工作时，因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上，从而使电能得到充分利用，极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候，两台电机都处于发电状态，在其中的一台变频器上面仍旧并了一个制动电阻，这个制动电阻的工作是短时的，能耗很小，主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。

3.恒转矩控制

      放卷变频器工作在力矩模式下，在转矩控制模式下，要保证放卷辊恒张力运行，变频器转矩给定必须满足下列计算公式:

T=T0 *R/R0

T0 光辊时的转矩=F* R0（F运行张力）

R 当前放卷辊半径

R0光辊半径

4．恒线速度控制

收卷变频器工作在闭环速度模式下，在速度控制模式下，要保证收卷辊恒线速运行，变频器转速给定必须满足下列计算公式：

n =（ V*N）/（π*D）

V 设定的线速度

N 传动比

D 当前收卷辊直径

5.系统的特点

   （1）采用西门子S7-1200和丹佛斯Fc360网络通讯；实现生产过程中数据的快速交换；减少柜体的走线，变频器的接线；减少PLC的编程和避免干扰；

  （2）自动化程度较高：可自动计圈，计道，自动倒卷，自动升温，工人劳动强度小，一人可看多台机器；温度自动控制，可有效克服普通大卷装染色的匹差。

  （3）丹佛斯Fc360标配IP20防护等级，可采用独立的选件升级到IP21；轻巧的设计还能够实现零间隙的并排安装；简单的参数设置，支持中英文的图形控制面板，电路板3C3涂层，最大55℃的工作温度。

（4）品种适应性强：由于采用PLC优化程序控制，实践证明丹佛斯变频器FC360用在双变频器卷染机上，适应品种能力强，布的薄厚都不影响运行。

（5）各种故障自动识别，自动报警，动作连锁，安全性好。

（6）丹佛斯FC360变频器RFI滤波器符合C3等级；22KW以下内置制动斩波器；与控制卡集成的现场总线（Profibus  Profinet）