6ES7212-1BB23-0XB8型号规格

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   1、系统概述

    为满足现代化纺织工业高自动化、率、高可靠性和高精度的要求，可编程控制器、人机界面、和变频器传动控制在纺织工业上取得了广泛的应用。

    艾默生工业自动化（中国）（以下简称艾默生）的变频器产品以其丰富的功能、优越的性能在纺织行业里面取得了很好的应用，下面是艾默生变频器在某化纤厂2万吨涤纶短纤生产线的应用情况介绍。

    涤纶生产线，整个生产系统是由前纺部分和后纺部分组成。

    前纺部分主要是由挤压、溶体输送、纺丝、卷绕等部分组成。

    后纺部分设备包括集束架、导丝机、浸油槽、一道牵伸机、水浴牵伸槽、二道牵伸机、蒸汽加热箱、紧张热定型、冷却、三道牵伸机、叠丝机、张力架、卷曲机加热、卷曲机、铺丝机、烘干、卷绕、切断等。由于此部分对各个环节的速度同步控制非常严格，采用了PROFIBUS总线控制。

    2、前纺纺丝部分的变频器调速系统

    2.1前纺纺丝机的生产工艺流程

    （1）纺丝：聚脂材料经过挤压后，变成溶体，并经过溶体管道连续输送到纺丝箱体。在纺丝箱体上装有纺丝计量泵，溶体从纺丝计量泵上以均匀的流速传至纺丝组件，经过过滤后从喷丝板上的小孔中挤压成束，一个喷丝板喷出的丝约有几千条，喷出后的丝束经过一个快速冷却风管，然后将众多聚脂纤维集结在一起，并通过上油后，传至卷绕机上面。

    （2）卷绕机：将上油后的落下的32股丝束合并成一股丝束，经过牵引，经喂入轮落入到盛丝桶中，做为后纺部分的原材料。

    2.2前纺纺丝机对电气传动的要求

    （1）为了保证涤纶短纤维的纤度均匀一致，要求32台纺丝计量泵的转速必须严格同步，其精度为0.01～0.05%。

    （2）为了满足纤维多品种的要求，计量泵要有一个较宽的速度调节范围，纺丝计量泵的转速调节范围约为3:1～5:1。

    （3）为了避免纺丝计量泵停车后造成的经济损失，要求调速器具有较高的可靠性、稳定性。

    2.3前纺纺丝机的变频调速系统

    （1）挤出机部分，因负载比较大，并且要求要有较高的低频转矩，在变频器上选用的是EV2000系列产品，可以在0.5HZ时达到180%的转矩。

    （2）因计量泵的转速严格要求同步并且稳定，在计量泵电机的选择上，采用了永磁同步电机，选择开环控制方案。因永磁同步电机的运转速度仅仅取决于供电频率（N=60F/P），在变频器和电机的功率匹配上面，采取了用3.7KW变频器带2.5KW同步电机的做法，留有了较大的余量。

    （3）在牵引部分，牵引机对变频器的要求较高，它要求一台变频器带8台同步电机，而且，在工艺上还有其特殊的要求，就是在启动的时候，变频器只带**台电机启动，在启动完成到达恒速运行后，逐一将其余七台电机的接触器合上，而在停机是正好相反

此两个滑台的加工控制过程均可在自动加工过程中靠M代码进行控制，也可在手动方式下进行手动调整控制加工。际上，数控控制的两轴主要是为了让主轴来回移动完成两个动作：一是换动作，二是进行加控制（铣端面、钻孔、镗孔、铰孔）。其中换是通过如下方式实现的：主轴靠Y、Z轴移到松位置——主轴定向——库进——主轴松——主轴到抓位置——主轴抓——主轴定向解除——库退。其中主轴松、抓是靠装在主轴里面的靠液压控制夹紧/松开的弹簧卡爪，其工作原理是，抓时液压缸左、右移动，经内部机构，带动卡爪左、右移动，实现放松和拉紧动作，同时为了保拉紧是否可靠，由监控器（压力计）测量拉紧时的液压力和液压缸移动距离是否到位。如果两者均达到要求的数值，则说明拉紧已到位，于是自动停止拉紧，使液压阀断电。这均靠PLC来控制。主轴定向靠装在主轴箱体上的磁性传感器测头，测量的电流信号，经放大器放大后送往主轴伺服单元来控制定向。其它的控制就是在主轴速度控制基础上，增加了一个位置控制环，其控制框图可理解如下：库进、退靠液压来控制，此库为竖立式库，其上较多能装四把，依次即可完成加工。

三、数控系统的选择：

改造后该机床采用华中数控“世纪星”数控系统。该系统利用PC机作为数控系统软硬件平台，在其标准总线上直接连接实时控制单元（将实时控制板卡插入总线插槽中）而组成完整的数控系统。其中，PC机主要完成数控系统中上层一些实时性不是很强的任务并对全系统的运行进行协调和管理，而实时控制单元则完成数控下层的高实时性任务。实时控制单元可以是带轨迹插补计算，位置控制，开关量控制（PLC）等的完整CNC单元，也可以是仅具有位置控制功能的简单位控卡与数字式伺服接口的数字脉冲转换卡。但是也存在着一点缺点：实时控制单元与伺服驱动单元间的信息交换问题。在信息传递时容易干扰。如模拟口电压信号的温漂、零漂等。采用新型高性能的CPU作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。此外，在软件设计，电源设计，接插件设计与选取用、接地与屏蔽设计等采用强抗扰高可靠性设计与制造技术。并在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能，而且还可以完成伺服控制功能。

当前，国内经济建设飞速发展，机械工业的自动化程度却无明显提高。我国绝大多数企业存在设备陈旧、技术水平落后等问题，严重制约了企业的发展，而设备的升级是提高企业发展能力的**环节。如何选择和配置数控系统，是数控设备改造工作的首要问题。如何降低改造成本，使改造项目的综合指标达到较佳，是人们较关注、较担忧的问题。本文通过介绍EQZ517加工中心数控系统的选择和配置思路、实际配置的大概情况，来着重分析数控系统的选择和配置在机械设备改造工作中的重要性，论证择优选择配置系统与项目的成功与否、提高改造项目的综合指标的关系。

一、对确定改造方案的意见：

所谓的改造，就是在保持原有功能和性能的基础上，增加新的功能，或者提高性能，或者是提高技术指标，以达到提高生产率，增加经济效益的目的，这就是改造项目的原则。既然是改造，那么改造的原因是什么？比如，江铃厂的EQZ加工中心的数控系统遭到意外的伤害后，不能修复，而原设计存在着一些问题。为了修复机床，克服原设计的不足，所以必须进行改造。再则，改造的目的是什么以及改造的必要性，效益性，技术上合理性都要全面论证。对立案的现实情况，主客观条件，经济社会效益以及该项目的意见，办法，措施，都必须进行严格的科学论，得出可行的结论。改造数控机床，首要问题是如何选用数控系统。一个数控设备性能的好坏，主要取决于数控系统的性能。而改造后的设备要比改造成前的设备性能有所改进，性能有所提高，这是改造的目的。那么要达到这一目的，所选用的数控系统的性能就应有所提高，配置就应有所改进。改造工作的第一步，就是要对所改造的设备的性能，功能，各项技术指标全面分析，了解，掌握电气工作原理，初步确定改造工作的目标。再根据这一目标，对市场作全面的调查、了解，然后根据设备的功能，性能和技术指标以及要达到的目标，拟定一个至三个改造方案，提出综合指标。再根据综合指标，结合市场情况进行论证和审核改造方案，使改造项目的综合指标达到较佳。在审核改造方案时，既涌单纯地，过调追求高指标，高性能，多功能，也不能单纯地只考虑降，二者必须兼顾。这好比一个电源，涌只要求输出高电压，也不能只为输出大电流，而要求较佳工作状态，较大的输出功率。我们要寻求的是，较佳综合指标，是技术指标与经济指标的较佳组合，即两条一次函数的交点。再者，审核改造方案是一项严谨，周密，科学的工作，是对改造方案进行科学的可靠性的审核，而不是对立案人的审查，审核讲究的是科学的态度，探讨科学的真理，理应求实，务进，富有开拓精神，并充分体现集体主义精神。

二、EQZ加工中心原配置情况简介：

本加工中心为一组合机床，机床共有四个轴，线性插补两个轴。工作时要求Y、Z两轴联动。机床电气数控系统使用美国DYNAPATH公司的DELTA 10M/20M 数控装置，加工单元的轴伺服和主轴伺服装置使用YASKAWA公司的交流伺服装置。机床的钻滑台，倒角车端面滑台，冷却装置，辅助动作都由数控系统的可编程序接口控制PLC控制。机床一次装夹完成后，可进行钻加工，铣端面，钻孔，镗孔，铰孔，倒角车端面等一个工作循环，其钻加工，倒角车端面加工均由两个在垂直方向和水平方向的滑台控制，其钻加工滑台顶部装有两个电机，其中一个电机带有电磁阀，两个电机经内部的轮系机构可实现快进，工进，工退加工，且在工进时，快进电机被电磁阀锁住，保证安全。钻钻头又有一电机带动高速动转。倒角，车端面滑台进给运动由一个液压缸来控制实现进、快退、工进、工退加工，装夹的架上装两把，一把车端面、一把倒角。工作顺序为，先倒角，然后靠液压控制由外向内车端面。该装回转架装在高速旋转的车端面、端角电机上进行旋

  4 变频调速带来的技术进步

    4.1软启动

    当电机通过工频直接启动时，它将会产生7～8倍的电机额定电流。这个电流值将

    大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机寿命。而变频调速则可在零速零电压启动（当然要给予适当转矩提升）。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能够充分降低启动电流，提高绕组承受力，降低电机的维护成本；

    4.2无级调速

    纺纱工艺流程中要求加工设备的电气转动稳定，点动、启动及升降速都应平滑实现，这样才能使纤维的牵伸均匀，降低重量不匀值。在纺机设备的转动系统中，都是由皮带和齿轮来承担。由于电机启动硬度的原因，在点动与启动过程中，不可避免地会出现皮带打滑、齿轮冲击等现象。在机械传动中，齿轮越多，造成齿轮损伤的机率就越大。应用交流变频技术就能很好地实现平滑启动，机械启动时的冲击力，实现无级调速，满足工艺生产要求，提高了生产效率和成纱质量，降低了运行成本。应用此技术在纱支品种变化的情况时，不需改变皮带轮，设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成。

    4.3优化工艺过程

    运用变频调速能够优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远程PLC

    或其它控制器来实现速度变化。如同可控的加速一样，在变频调速中，停止方式可以受控，并且可以选择不同的停止方式，从而使整个系统更加稳定。

    5 纺织工程应用实例

    交流变频调速应用于纺织机械中，可以说几乎各个工序的机械上有应用了。如FA506型细纱机、F1272型精梳机、FA201B型梳棉机，特别是F1520型细纱机1008锭，锭速可按10段变频器调速控制。某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需求等因素的限制，不可避免地存在着一些缺陷，如传动系统中的电磁离合器由于故障率高，经常造成停车，不时出现火警，给生产效率和产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用，从而产生细条，严重时出现破边、棉网拉断等现象，影响生条质量。为避免这种现象，某些操作工人用不正当的操作方法来以上设备的缺陷，但造成了大量的废条，大大降低了生产效率。采用交流变频调速技术，改变了以上出现的这些现象，为老机改造提供了一个很好的范例。

    对于细纱机而言，由于利用变频器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮造成的桃底有停顿、桃顶有冲击等现象，使得细纱卷形状良好，以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频器控制主电机的变速来控制锭子的转速，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率，从而提高了生产效率。

    6 结束语

    交流变频调速技术在纺织设备中的应用是必要的，对传统的纺织设备推广应用也是可行的。现在从事生产的纺织设备中交流变频技术应用较少。原因有：一是近年来纺织行业效益不佳，无能力应用这一新技术，在设备造型配置上，由于价差成本因素放弃了采用新技术的设备；二是目前运行的纺织设备大多是七八十年代生产的，但是这一新技术当时还未得到应用；三是管理水平与维修力量欠缺，不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步、技术的发展和我国加入WTO，就必须提高我国现有纺织设备的装备水平，增加技术含量，增加纺织产品在国际市场上的竞争力。因此，交流变频调速这一将在纺织设备中得到广泛的应用，从而推进纺织工业产业技术进步。