如何對(duì)伺服電機(jī)實(shí)施理想控制

本文介紹了變頻器在進(jìn)口地毯紡織機(jī)械中如何實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速和自動(dòng)化改造，描述了地毯機(jī)利用變頻器控制定位、慢啟動(dòng)、運(yùn)行過程中的變速過程。滿足紡織工藝的要求，大大提高了紡織質(zhì)量，減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　一、引言

　　變頻器以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能，高效和顯著的節(jié)電效果，以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被國內(nèi)外公認(rèn)為最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻器作為一種高新技術(shù)的產(chǎn)品，兼有節(jié)能與環(huán)保（當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大主題）的特點(diǎn)，越來越受到重視，并逐漸取代直流調(diào)速，在傳動(dòng)系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位。近年來隨著紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)水平的不斷提高，交流變頻調(diào)速已成為一種趨勢。在大多數(shù)新開發(fā)的紡織機(jī)械產(chǎn)品中幾乎無一離外地應(yīng)用了交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速裝置。

　　中國許多紡織廠現(xiàn)有的紡機(jī)大多屬八、九十年代從國外進(jìn)口，尤其以美國、英國、日本為多。此設(shè)備較陳舊，自動(dòng)化水平不高。而現(xiàn)在生產(chǎn)的新設(shè)備中，基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，集中控制系統(tǒng)，生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到了極大的提高，可設(shè)備費(fèi)用相當(dāng)昂貴。現(xiàn)在廣大工控人士對(duì)紡織機(jī)械的自動(dòng)化和變頻改造都給予極大的關(guān)注。

　　二、地毯機(jī)變頻改造的工作原理

　　此地毯機(jī)為80年代美國生產(chǎn)，整個(gè)電氣控制結(jié)構(gòu)較簡單，自動(dòng)化水平低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。在參考現(xiàn)代進(jìn)口紡機(jī)的工作原理和工藝要求后。我們對(duì)此設(shè)備進(jìn)行了下例技術(shù)改造。

　　選用一臺(tái)變頻器DNV3100系列15KW的變頻器（配制動(dòng)電阻）同步控制兩臺(tái)5.5KW主軸電機(jī)，輔助以歐姆龍的光電開關(guān)、施邁賽的安全拉線開關(guān)、德國P+K接近開關(guān)等檢測元件，控制全機(jī)的開機(jī)、停機(jī)、報(bào)警及滿紗、落紗等工作。

　　1、 變頻器調(diào)速的工作過程

　　紡機(jī)需要一個(gè)慢啟、慢停，斷紗、滿紗精確停車過程，變頻器調(diào)速的整個(gè)工藝流程如

　　2、開機(jī)、停機(jī)工藝實(shí)現(xiàn)

　　電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)前需提示2s，用一60分貝的蜂鳴器在開機(jī)前鳴叫2s，以提示操作工人把手退出針工作區(qū)。為了克服在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)無力和不平滑的缺點(diǎn)，將啟動(dòng)頻率設(shè)定為6hz，適當(dāng)提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)把變頻器的另一種功能即S曲線加入到啟動(dòng)過程中，這樣它既有慢啟動(dòng)的功能又有比較圓滑的啟動(dòng)過程，讓人感覺得到從低速上升過程中的速度變化。這樣解決了直接啟動(dòng)中電機(jī)經(jīng)常燒壞的問題，又防止了粗紗細(xì)節(jié)和斷頭的產(chǎn)生。

　　斷紗停車、滿紗停車或安全保護(hù)停車時(shí)，同樣使用S曲線的減速過程。粗紗機(jī)停車還有一個(gè)特殊的要求就是錠翼定位停，機(jī)器每次減速停車后錠翼停在同一個(gè)位置上，針退出布層，離布面3mm處（精度在1%內(nèi)），以便操作工的操作。我們利用變頻器的可編程輸入輸出端子和PLC編程可實(shí)現(xiàn)這技術(shù)要求關(guān)鍵點(diǎn)。具體過程是這樣，變頻器在減速停車到設(shè)定頻率6hz時(shí)，利用可編程繼電器輸出一個(gè)信號(hào)給PLC，PLC判斷信號(hào)后輸出一個(gè)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)給變頻器，保持6hz低速運(yùn)行一定時(shí)間。此時(shí)光電接近開關(guān)開始工作，檢測安裝在錠翼輪的位置檢測點(diǎn)，檢測輸出開關(guān)量信號(hào)給 PLC ，輪旋轉(zhuǎn)一周PLC計(jì)數(shù)一次，記數(shù)滿兩次后，PLC輸出一個(gè)信號(hào)給變頻器關(guān)斷輸出，同時(shí)電磁離合器動(dòng)作。

　　3、變頻點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

　　點(diǎn)動(dòng)頻繁是地毯機(jī)的又一特點(diǎn)，地毯機(jī)的點(diǎn)動(dòng)只要按著點(diǎn)動(dòng)按扭將保持一定頻率運(yùn)行，這種低速運(yùn)行是為了操作、試針、維修等方便。要求低速運(yùn)行，并可在任意位置停車。但是變頻器不能長期工作在6hz以下，而且連續(xù)、頻繁的點(diǎn)動(dòng)會(huì)引起過電流保護(hù)。我們?cè)赑LC里加入判斷程序，就是在一定時(shí)間內(nèi)，連續(xù)點(diǎn)動(dòng)只響應(yīng)一次。點(diǎn)動(dòng)時(shí)，我們不要求準(zhǔn)確位置停車，所以我們?cè)赑LC編程中加入另一判斷程序，判斷是點(diǎn)動(dòng)還是正常運(yùn)行。如是點(diǎn)動(dòng)，將不響應(yīng)提示音，接近開關(guān)不工作，電磁離合器繼續(xù)工作。PLC因?yàn)槠湄S富的可編程序指令，完全可以實(shí)現(xiàn)這些功能。遞恩電氣變頻器也有著完善的可編程外控端子輸入輸出，可以方便的和PLC實(shí)現(xiàn)連接。變頻器外控端子接線圖如下所示：

　　4、急停系統(tǒng)

　　在此次設(shè)備改造中我們?cè)黾恿嗽S多功能：在設(shè)備前后各安裝一個(gè)安全拉線開關(guān)，當(dāng)緊急情況下工人可方便的拉動(dòng)拉線，讓電機(jī)立即快速停下來。我們選擇了光纖式光電傳感器作為檢測斷線用，當(dāng)斷線后，線頭飄過光電檢測區(qū)域，光電開關(guān)動(dòng)作，輸出一個(gè)信號(hào)給PLC。PLC發(fā)出警告并停機(jī)。

　　由于錠翼旋轉(zhuǎn)具有一定的慣性，且設(shè)備運(yùn)行中不斷有快速停車過程，變頻器加一個(gè)制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，保證變頻器不會(huì)過壓保護(hù)。

　　三、效果分析

　　遞恩電氣變頻器設(shè)備經(jīng)改造投入運(yùn)行后，工作穩(wěn)定可靠，操作方便，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。采用變頻調(diào)速后，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高生產(chǎn)效率。電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，毯面質(zhì)量明顯提高，而且能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置停車后，織出的地毯上再?zèng)]有停機(jī)留下的痕跡。 安全保護(hù)系統(tǒng)完善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕。

　　四、結(jié)束語

　　隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，生產(chǎn)設(shè)備越來越先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。只有質(zhì)量好的產(chǎn)品在市場競爭中才能立于不敗之地。而我國現(xiàn)有的紡織設(shè)備都比較陳舊，而進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備價(jià)額貴。利用變頻器、PLC等自動(dòng)化技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改造，既可以節(jié)省設(shè)備成本又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。