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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8介绍说明
1 引言：
近几年，采用网络技术、高级变频技术、先进在线检测技术、计算机技术的清梳联主要特点是向制造精度高，控制水平智能化，流程短，产量高方向发展。通过PLC和变频集中控制及连续喂棉技术确保全流程协调运转和系统稳定，并具备远程诊断功能。前期，国产清梳联产品与国外先进设备相比存在系统不够稳定，电气控制水平不高，设备运转可靠性偏低的缺陷，特别是流程长，且产量难以大幅度提高。针对清梳联市场和现状，青岛宏大纺机厂确定开发高产新型短流程清梳联设备，主要包括往复式自动抓棉机、大容量混棉机、新型高产梳棉机等主要设备和电气控制技术在内的清梳联系统。变频器在这些设备的控制系统中起着举足轻重的作用，青岛宏大纺机厂结合变频技术的应用，研制了“全流程无停车跟踪连续无级喂棉控制系统”。本文主要论述了Lenze变频器在往复式自动抓棉机的应用中需要注意的一些问题，借此和**们商榷。
2、往复式自动抓棉机介绍及相关工艺需求：
往复式自动抓棉机在整条清输联生产线上占据**地位。由于微机技术的应用，在技术上突破了清梳联只能生产单一品种的关键。采用单、双侧抓棉，可作各种动作如往复、升降、转向等和智能化抓棉。混棉包数增多，较多可以达到180包。开松度高，并有故障自诊功能，显示屏显示工艺参数和人机对话等，这些都较大地推动了清梳联自动化控制技术的发展。我们使用的往复式自动抓棉机属于单抓臂、双抓棉辊结构，由于肋条凸出，压住棉包，抓取平稳，同时抓取的是受肋条压而浮起的棉层，达到均匀而小的棉束，尤其对松包时，更为明显。另外抓棉机采用卷绕式覆盖带无磨损，它在转塔中有一个电机。随转塔往复时卷取或铺盖覆盖带。主要优点是覆盖带受的张力小，不易疲劳，使用寿命较长。同时通过变频控制系统对抓棉量精确控制，1700mm、2300mm、3100mm三种机幅以及可供选择的分包抓取功能。1700mm机幅单机实际产量可达1000kg/h以上，2300mm机幅单机实际产量可达1500kg/h以上，3100mm机幅单机实际产量可达2000kg/h以上。往复抓棉机的速度可根据多仓混棉机的需用量变频调节，使棉仓储棉量及棉层密度基本保持均衡.
3．往复式自动抓棉机采用Lenze变频调速系统后性能分析：
在抓棉工艺要求上，现在往复抓棉机在抓取棉包总量上，2300mm幅宽20m长的可排100包～110包，棉束重量在500kg/h，产量时一般可达30mg/个～50mg/个，已经达到精细抓棉、多包取用的要求。从实际生产中，我们注意到抓棉辊速度和短绒增长有一定关系，当抓棉辊速度由1650r/min下降到1300r/min时短绒率可下降1％左右；将抓棉辊速度由1565r/min降到1340r/min后，生条短绒率也由20.9％下降到19.72％，降低1.18个百分点。所以我们认为对抓棉机的要求应该是轻抓、细抓、抓匀、抓全。一是对棉束重量不宜过度要求，不是越小越好，一般控制在30mg/个～50mg/个即可；二是对减小棉束重量，不要单从提高抓棉辊速度入手，而要在保供应条件下，以降低抓臂往复速度，提高小车运转率为宜。因此，在设备上，对抓棉辊传动电机及小车往复运动电机都采用了变频电机，通过整机变频控制系统便于使用厂工艺调整。
往复式自动抓棉机采用Lenze变频调速技术后，有如下几个方面的显著效果：
**?电网冲击小，起动时能耗大为降低。避免了启动时的相当于3-7倍的额定电流，避免了不必要的电能损耗。同时减少了对电动机，变速箱等机械的冲击，延长了相关设备的使用寿命。在工作中电机的功率因数可从0.2-0.5提高到0.9，减轻电网和变压器的负担，降低线损，大量减少了无功损耗。
第二、引进Lenze变频器控制可实现设备来回行程自动识别，同时控制往复式自动抓棉机来回行程的电机运行频率分别可调，以改变往复式自动抓棉机来回行程的运行速度。亦可对变频器能耗制动进行准确控制，以使变频器更适应该运行工况。从而提高了生产效率。同时达到满足抓棉工艺要求。
第三、往复式自动抓棉机抓棉辊采用变频调速后可以有效控制双抓棉辊变频电机速度，从而可以保了对棉束的轻抓、细抓、抓匀、抓全，满足了棉纺织生产的工艺要求。
第四、通过往复式自动抓棉机电气控制系统中PLC对Lenze变频器的精确控制，可以保证连续为后序设备提供均匀稳定的棉束，保证整条清输联连续稳定高质量生产。
4．LENZE变频器具体特应用和参数设置：
随着现代电力电子技术的发展，LENZE变频器已是十分成熟的电气产品，并且其价格也已经大幅度下降，在纺织设备上大量推广变频调速节能改造已经成为可能。
目前，在国内的纺织行业所采用的自动化设备中，采用变频调速进行控制的节能效果十分可观。伦茨(Lenze)公司是欧洲将变频技术应用于交流调速系统开发的厂家，并于20世纪90年代建成了欧洲**条全自动化变频器生产线。在变频器及其他所有产品的设计和制造过程中，伦茨始终遵循通用性、开放性、灵活性兼备的原则。完整的产品体系，合理的等级搭配，以及强大的普适性使伦茨变频器广泛应用于纺织印染行业的各种机械。伦茨系列变频器**的品质，众多的功能，紧凑的设计，简易的操作安装，代表了当代变频器发展新潮流。**的性能首先表现在转矩特征曲线中。伦茨系列变频器可提供2倍额定转矩、1.5倍额定电流。根据拖动与再生运动状态极限电流的分别设定，给出每个操作点的制动保护。因此驱动系统可承受大负荷并可提供高动态性能。在5～50Hz的频率范围内，在无速度传感器方式下，速度控制精度可高达1%以内。两套参数集可通过端子切换以适应不同工艺要求，每套参数集可提供4个频率段，先进的FTC控制方式，可在任意频率下*制动单元进行直流制动，内置PID调节器、皮带监控（-V020版本）。以下是符合EMC标准的LENZE变频器控制回路图
下面是往复式自动抓棉机变频器，驱动及转向变频器主要参数具体设定表
5 结语：
清梳联是提高纺纱质量的“心脏”型系统设备，清梳联装备控制水平的高低，是完成中国棉纺行业结构调整、设备改造和技术升级的关键所在。国外先进工业国家清梳联装备控制水平达到50％以上，以此为标准我国清梳联自动化控制系统还较具发展潜力。随着电力电子技术的发展，变频器价格也将进一步降低，而性能将进一步提高。变频调速这一技术正越来越广泛的深入到各行各业中。应用变频调速技术也是企业改造挖潜、增加企业效益的一条有效途径。
2)CPU由控制器STEC2000控制器主机组成，CPU之间、CPU与冗余服务器间的数据通讯是通过冗余工业以太网来实现的，工业以太网务器完成操作员站与CPU以及CPU间的数据交换功能。
3)控制器主机均通过冗余的现场以太网总线，控制主机的各个扩展插槽带一定数量的I/O扩展模件。
机组投产后，运行人员在主控室，就可以完成全厂各部分的控制，包括焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机等等。并且可以通过INTERNET网络，从任何地方对全厂的运行状况进行监控。该机组的自动化水平在全国的垃圾焚烧发电机组中处于良好地位。
该系统经过紧张的组态设计、调试阶段后投入使用，目前已稳定运行了一年。
5、结束语
随着垃圾焚烧发电技术的迅速发展，控制系统性能的不断提高，可以预见，STEC2000控制系统在垃圾焚烧机组控制领域具有广阔的应用前景。随着对现场总线控制系统（FCS）的了解和研究的深入，智能化现场仪表和设备将应用到电厂，构成完整的FCS，会进一步提高垃圾焚烧发电机组的自动化和管理水平。
但这种传统意义上的DCS具有一定的局限性，如投资较大，分散化程度和开放性程度均不够高，建设周期长等等，均不适合于中小型规模机组的控制应用。
目前，网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统(FCS)。随着计算机技术、通讯技术和电子技术等领域的高速发展，PAC在原有概念上的PLC和工控机的控制系统吸纳新技术，形成一种分散度更高的PAC现场总线控制系统。它将在中、小规模的应用中大大**过了传统的DCS。它的主要特点有：
1)引入WEB技术，将控制向远程监控发展，实现远方数据浏览、过程监视、组态维护等功能。
2)引入ETHERNET局域网技术，使控制系统能与管理网资源共享。
3)引入现场总线技术，将系统硬件由集中布置转向分散布置，使之高度分散化。
4)提高系统的抗干扰能力，降低控制系统对接地系统及环境的要求，降低工程造价。
正是由于这种新型的过程控制系统的上述特点，使其比较适合于垃圾焚烧发电机组的控制应用。
4、工程应用情况介绍
垃圾焚烧发电厂安装两条垃圾焚烧线（每条垃圾焚烧线日处理垃圾能力为225吨），一台6兆瓦凝汽式汽轮发电机组，母管制。全厂设置一场总线控制系统（FCS），以全厂集中操作与各工段分散控制相结合的系统运行模式实现垃圾焚烧发电厂整体生产过程的状态监视、生产操作、过程控制、事件报警、运行联锁、安全保护。完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）和联锁保护（PRO）等系统功能。
垃圾焚烧发电厂的其他生产过程，如焚烧线燃烧控制、烟气处理系统、汽机数字电调和垃圾吊控制等系统将通过数据通讯方式分别接入现场总线控制系统（FCS），建立全厂生产运行管理。
根据系统性能价格比尽可能高、系统性能稳定和系统组态维护方便的要求，同时针对本机组的特点和控制要求，经过广泛调研和论证，较终确定采用北京硕人时代科技有限公司的STEC系列的PAC控制系统完成其控制功能。此系统在本工程的基本结构为：
系统共配置3台操作员站（其中一台兼工程师站），全部才用STEC系列的控制器：因为PAC控制器具有了传统的工控机加上传统的PLC的功能,所以控制器主要控制余热锅炉及垃圾焚烧线辅助部分以及控制汽轮机及其辅助设备。本系统采用了STEC2000系列主板及I/O模件，通过以太网实现控制器与控制器相连。系统配置的总I/O点数达1800点左右。系统配置了5台打印机，其中报表打印机3台、图形打印机1台、工程师站配打印机1台。
控制器主机均通过以太网口和现场的冗余以太环网的现场总线相连,各种I/O扩展模块直接插入STEC2000的主机。该系统按工艺流程分成共配置26个STEC2000的控制器主机，控制器主机间的通讯是通过现场以太网总线完成的，传输介质为光纤，控制器主机速率10Mbit/s。
1)操作员站按服务器――客户机方式配置，一对冗余服务器通过冗余的工业以太网（速率100MHz）与三台客户机相连。
1、垃圾焚烧发电机组的特点近年来，人们对发电机组的环保要求越来越高，垃圾焚烧发电技术在世界范围内得到了迅猛发展和普遍应用。由于垃圾焚烧发电技术具有率处理生活垃圾、节约能源、建设以及有利于环保等特点，我国目前正在逐步加大垃圾焚烧发电机组的资金投入。
随着科技的发展和人们生活水平的提高，人类对能源的消耗不断增加，由此到来的环境污染问题也日益严重。对能源需求的增加与对污染排放的控制这一矛盾迫使科技工作者不断寻求低污染的燃烧技术，加快新型燃烧装置及环保设备的开发。降、提高可靠性、降低污染排放成为电力行业的追求目标。
垃圾焚烧发电技术作为传统行业派生的新行业，由于其燃料主要是生活垃圾等，因此，燃烧过程可以实现垃圾无害化，而且使垃圾容量大幅缩减，清洁环保；垃圾焚烧机组还有建设，节约能源且环保等优点。故该项技术目前越来越受视，并得到迅速推广和不断发展。
2、垃圾焚烧发电机组的控制系统要求
垃圾焚烧发电机组的主要组成部分有：焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机等设备。
同常规的火电机组相比，垃圾焚烧发电中以发电为辅，垃圾燃烧为主。反映在燃烧系统上，燃烧的热值变化较慢，燃料成份中非可控因素较多，蒸汽负荷的变动较小，压力的变化较大。因而，对于垃圾焚烧发电，传统的火电燃烧系统的机理和控制方法并不完全适应于垃圾焚烧发电。垃圾焚烧发电的*特之处决定了其对控制系统的要求既等同于常规要求，又在常规要求中有着较大的变通性。
1）对分系统强烈的独立性的要求：
对于垃圾焚烧，以垃圾焚烧为主，发电为辅，在整个控制系统的构成上，独立性的要求明显**常规的火电机组。采用分布式的控制系统，不但可以减少整个控制系统的成本，分布式系统的更大的灵活性保证了垃圾焚烧发电的现实可操作性和管理的灵活性。从国内已经正式投运的垃圾焚烧电厂的情况看，分布式控制系统的选用是垃圾焚烧电厂较佳的选择方案。
2）对系统网络传输特性的高性能、高要求：
现代化的垃圾焚烧发电厂，对信息的传输与交换比常规的火电机组更大。采用先进的高速控制网络，对整个控制系统的协调、管理系统的交互运作，都可提供强有力的传输网络的支持。
3）对运行成本的迫切的要求：
在垃圾焚烧发电中，对低运行成本的要求集中在两个方面：①灵活、方便的硬件配置可保证系统的功能性要求与硬件系统的较合理的配合，从而构成较合理的性能价格比②较低的设备维护成本和系统管理成本，这就要求选择的自动化控制系统具备良好的可扩充性、开放性（可较大限度的利用现有的成熟的信息资源）和长期工业恶劣场所运行的稳定性和可靠性。
3、自动控制系统在垃圾焚烧发电机组的应用
毫无疑问，已在国内外许多大型发电机组上成功应用的分散控制系统（DCS）是可以应用于联合循环发电机组的控制的。