西门子6ES7222-1BF22-0XA8品质好货

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介绍了PLC控制器与变频器调速原理。说明了PLC控制器与变频器技术在MQ530门机上的应用情况，分析了使用PLC控制器控制变频器调速后的效果，即在调速范围内方便连续控制。使得各机构运行平稳，机械冲击力小，延长了门机使用寿命，减少了故障发生率。 
关键词：PLC 控制器 变频器 门机 应用 

扬子运输有限公司8号码头原有的2台门机是建厂初期建设的，主要担负扬子石化公司的固体物料进出装卸任务。随着扬子石化公司的改扩建和扬子石化一巴斯夫有限责任公司的建立，2台门机的使用频率越来越高，一直满负荷、负荷的作业。随着使用时间的延长，2台门机的故障率开始上升，经常过流使主接触器触头烧坏、粘连在一起造成缺相或短路故障。同时原门机电气控制使用了大量的继电器、接触器，电气结构复杂，维护困难，不易调整，故障。采用电机转子串联切割电阻，进行有级调速，使得门机工作时不平稳，并且能耗大（因为能量消耗在串联的电阻片上了）、效率低。因此新门机（MQ53o）上采用了平稳的无变频调速技术。 

1 PLC控制器与变频器调速原理 

1．1 PLC控制器 

PLC是可编程控制器的简称，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，是1台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为3个阶段，即输入采样，用户程序执行和输出刷新3个阶段。完成上述3个阶段称为1个扫描周期，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行3个阶段，见图1。

在输入采样阶段，PLC控制器以扫描方式依次读入各类按钮、开关类电器主令控制器的输入状态和数据，并将它们存入I／0(输入／输出)映象区中的相应单元内。在用户程序执行阶段，PLC控制器总是按顺序由上而下的依次扫描，预编好的各种软继电器及其触点组成逻辑程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路图进行逻辑运算，然后根据逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM 储存区中对应的状态，或者刷新该输出线圈在I／0 映象区中对应位的状态；确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。当扫描用户程序结束后，PLC控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I／0映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的被控负载，如各种电磁阀线圈、接触器、信号指示灯或变频器等执行电器，这时才是PLC控制器的真正输出。 

1．2 变频器调速原理 

变频器简单地说就是将电源的三相(或单相)交流电，经整流桥整流为直流电(交一直变换)，再把直流电经逆变器变为电压和频率可调的三相(或单相)交流电源(直一交变换)。其间电能不发生任何变化，而只有频率发生改变。转子的转速计算公式如下： 

n= 60×f×(1-s)／p (1) 

式中：n -- 转子的转速； 
f --定子频率； 
s -- 异步电动机转差率； 
p -- 磁对数。 

由式(1)可知，异步电动机调速的途经有改变磁对数、改变转差率和调整输入频率。改变电机的磁对数实际上就是改变定子旋转磁场的转速，加上电机的磁对数是相对固定的，所以只有通过改变定子绕组的接法来实现。但是这种方法的缺点是显而易见的，主要是：多只有4挡调速，不能得到的运行效果，负载能力下降，工作效率下降，调速时改变绕组的接法，故控制电路比较复杂。改变转差率是通过在转子电路中串联电阻来实现的，这种方法只能用于绕线式电机，其缺点是因为要串联的电阻在电机外部，在电机的结构上就加入电刷和滑环，增加了故障率，同时调速电阻上将白白地消耗掉许多电能，调速后的机械特性比较“软”，不理想。 

而改变电动机定子侧供电电源的输入频率，即可改变电机的同步转速和电机转子额定转速。但频率下降会导致磁通的增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制，该协调控制的装置就称为变频器。在起重机上调速，电机产生的大转矩不能变，这就需要维持磁通不变。现在使用的交流控制系统多为矢量控制，其基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转距和磁场2个分量，经过坐标变换实现正交和解耦控制。直接转矩与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是采用瞬态转矩的控制方式，把转矩直接作为被控制量来控制，其性能类似于他励直流电机特性。 

2 系统工作构成 

2．1 系统组成 

MQ530门机大起升高度30 m，大起重负荷5 t。变频控制器采用ABB公司ACS600系列变频器，该变频器采用了适合于起重作业的DTC直接转矩控制理论。起升机构为双钩2台55 kW 变频电机，2台ABB—ACS600—120变频器；变幅机构为1台22 kW 变频电机，1台ABB—ACS600—40变频器；旋转机构为1台3Okw 变频电机；行走机构为4台7．5 kW 变频电机，旋转和大车行走共用1台ABB—ACS600—7O变频器。PLC控制器采用GE公司FANUC系列90—30可编程控制器，有1个CPU模块，1个通讯模块，2个电源模块，7个输入模块，3个输出模块，它与ABB公司ACS600系列变频器之间的数据交换，是通过Profibus现场总线组成网络来实现。 

2．2 系统工作原理 

门机的运行过程是全车通电，PLC控制器和变频器得电后，进行初始化自检和诊断。在PI C控制器输入模块和输出模块上有相应的灯亮，代表一切正常，具备开机条件。通过PLC控制器指示灯的反应，能够使维修很快的找到设备故障点。开机时PLC控制器先将接收到的驾驶室操纵杆信号，转换为调速系统可直接处理的数字信号，然后通过Profibus现场总线网络传送到相应的变频器上，在完成PLC控制器对变频器控制的同时，还将变频器的运行状态，通过通讯网络Profibus现场总线，反馈到PLC控制器上，实现对整机状态的实时控制。变频器将所得到的信号再处理后输送到下端变频电机，使电机平稳的起降、旋转作业，终将货物装卸完毕。 

2．3 电机选用 

在电动机的调速系统中，应注意电机在低速运行时的发热和散热的规律及状况。普通电机主要是利用转子上的叶片来散热，当转速下降时，散热效果将变差，从而会影响电动机实际的带负载能力。因此，电机选用变频电机，该电机的散热是靠一个立的风扇电机来完成的，这就比原使用的电机在性能上又有了很大的提高。 

3 使用效果 

由于使用的DTC直接转矩控制方式变频器，和变频器电机组成的调速系统，在性能上已经达到和过直流伺服系统，升降、变幅、旋转速度可精细调整，各项位置精度得到提高。采用鼠笼式变频电机，大大减少了电机的维护工作量，同时电气控制系统得到简化，省去了频繁工作的交流接触器和电机正反转接触器，解决了频繁换元器件的问题。改造前装卸每吨物品用电量为0．28 kW ·h，改造后装卸每吨物品用电量为0．22 kW ·h，电能的消耗明显下降，降低了生产成本。 

4 结语 

新门机使用PLC控制器控制变频器调速后，在调速范围内方便连续控制，即无级调速、调速平稳、精度高、效等性能。使得各机构运行平稳，机械冲击力小，延长了门机使用寿命，减少了故障发生率。省去了电机转子侧大功率电阻，减少了能耗点，达到节能降耗作用

一、前言 

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。 

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及补水泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的调整均受到大限制。 

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。 

二、 热力站自控系统构成 

间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。 

在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。 

热力站自控系统结构如下图。

 
图1 典型热力站系统结构图

三、系统控制思想 

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。 

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度都加设了全网平衡系统，调度通过与个热力站进行通讯，热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。 

各热力站从控制对应的二次网供回水平均温度，站内系统将立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。 

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及泵进行调速，系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。 

控制系统的二网供、回水压力是热网运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的方案是对泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不出某一范围即可，所以也可以采用开关控制方案。 

四、热力站控制系统的实现 

1、一网回路控制： 

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。 

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站的供暖热量。 

2、二次网循环泵控制： 

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。 

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。
目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。 

在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压差控制的方式。 

热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压差目标值。设定此供回水压差值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正。当二网供回水温差偏大时，则需提高循环泵转速，加大二网流量，提高二网回水温度，改善供热效果；当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果，在大型热网中，这种节能手段就能可观的效果。 

3、二网定压控制： 

二次网的控制采用的是定压控制，传统热力站中往往采用压力表电节点控制。随着城市集中供热的发展，系统的热负荷越来越大，热力站系统所带的供暖面积都比较大，并且供热网条件不一，二网系统的水力损失较大。严重的水力损失使得二次网的系统压力加大，频繁。而传统的工频泵的频繁起停，容易造成二次管网压力的波动。 

在热负荷较大的系统中，我们采用泵变频控制，对系统进行的微调。当系统失水时，二网压力下降，系统会通过变频器控制泵以一定的转速进行，泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免泵在启动和停止时对二次网系统的冲击。 

4.现场人机界面 

在现场人机界面上，可以通过操作面板任意调节系统所需的各种运行状态，例如：一、二次网供回水温度及温差，变频器大小运行频率等，并可随时查阅以往运行记录。根据用户要求可将当前参数以画面、曲线、报表的形式在屏幕上显示。 

五、热力站自控系统的优点 

在热力站中使用变频器及可编程控制器，充分发挥变频器的调速和节能的优点及可编程控制器配置灵活、控制、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了。 

通过热力站自动控制系统的投运，过去主要依靠人工调节的控制手段得到了改善，热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大流量运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接提高了热网的供热效果。

0　概述
纯净水是特殊行业至关重要的生产物资,如电厂锅炉用水等。纯净水在水质、水压、流量等方面的要求是非常严格的。目前我国很多水净化的自动化程度还不是很高,对供出的纯净水水质、水压、流量等数据的采集和监测还只是人工的定时巡检,不能实时准确地进行监控,严重影响供水的质量,而且,若出现了质量问题也只能根据人工抄表的数据进行核对,由于存在人为的因素,对及时发现问题和解决问题不利;同时,人工抄表的数据不利于数据的及时汇总和形成报表,不便于管理人员和质量控制人员根据报表进行决策。如果对整个水处理实行全过程微机监控,对各个参数进行24ｈ实时监控,那么有利于形成报表以供决策。综上所述,在水净化系统实行全过程实时监控是很有必要的。

1　微机监控系统的工作原理
整个微机监控系统的框图如图1所示。微机监控系统须采集和监测的输入信号共计有512个,包括:原水量、纯水量,各个采样点的瞬时流量、电导率、电压、电流、阀的开度、压力、温度、电耗、水位、过载信号、控制反馈信号等,通过各种传感元件、一次仪表或其他方式进入系统。控制输出信号共有192个,包括电机、电磁阀控制、电动阀控制等。
输入信号从总体上可分为三类:开关量信号、模拟量信号、脉冲信号。开关量信号包括由浮球式水位仪接入的水位信号、由反馈触点接入的控制反馈信号。模拟信号包括由液位传感器接入的液位信号、由电导率表接入的电导率信号;由互感器接入的电压、电流信号;由位置感应器接入的阀度信号等。以上信号均为(4～20ｍＡ)电流信号。脉冲信号包括由脉冲流量计接入的水量信号,由脉冲式电度表接入的电耗信号等。其逻辑"0"电平为1Ｖ以下,逻辑"1"电平为3.5Ｖ～30Ｖ。输出信号包括19台水泵、加药泵的驱运控制,其电机功率范围从0.5ｋＷ～37ｋＷ不等。电磁阀和电动阀门功率都很小。输出信号均以220Ｖ进行控制。
现场信号的分布较复杂,相互距离集中在泵房、水池、处理车间等几个工作现场,因此在系统控制方式和策略上要加以考虑。
在微机监控系统(见图1)中采用一级2台工控机控制,以提高性,采用施耐德公司的Ｑｕａｎｔｕｍ系列可编程序控制器(ＰＬＣ)作为下位控制机,研华公司的ＩＰＣ610Ｐ工控机为主控计算机,监测数据的提取采用Ｍｏｄｉｃｏｎ的数据采集模块,并以Ｍｏｄｂｕｓ方式连接,以提高数据的性和减少布线。主控计算机之间、工控机与ＰＬＣ之间通过以太网连接,操作人员可察看工作情况和查阅报表。

2　系统的硬件设计
系统的硬件设计与选取直接关系到系统的性能。由于系统对性、抗干扰性等方面的要求较高,本方案在硬件设计中采用的方法和措施主要有:
1)主控计算机是整个系统的,负责收集、处理、显示各个数据监测模块通过Ｍｏｄｂｕｓ网络传过来的数据,并根据处理做出相应的控制,在本系统中采用研华ＩＰＣ610Ｐ工业控制计算机,采用ＰⅢ1ＧＣＰＵ,通过2个以太网接口分别与交换机、可编程序控制器及各个模块进行通讯,具有防撞击、防震动、耐高温等特性,其抗干扰性、性都能达到系统要求。
2)可编程控制器是系统控制的主要部分,接受来自主控计算机的指令,并且通过程序逻辑向外发出控制信号,控制外面的执行机构,同时把执行机构的反馈信号以及另外的输入信号状态传给主计算机,供主控计算机处理。本系统采用Ｑｕａ ｎｔｕｍ系列可编程控制器,其存储器可达512Ｋ字以上,多可扩展到3个机架,30个Ｉ Ｏ单元,梯形逻辑解算时间为0.3～1.4μｓ,Ｉ Ｏ的刷新时间为0.7ｍｓ,配有1个ＣＰＵ模块,16个Ｉ Ｏ单元,1个以太网通讯模块,其输出均可采用220Ｖ电压,可大大简化控制设计,各个输入输出可加入保险管进行短路保护。
3)数据监测模块集中进行数据采集和监测,并通过Ｍｏｄｂｕｓ网络传给主控ＣＰＵ,使得控制和线路简单,维修方便。在本系统中采用Ｍｏｄｉｃｏｎ的输入输出模块140ＡＣ系列,它是一种的模拟量模块,具有双缆接口的设备,可进行软件配置和校准,采用Ｍｏｄｂｕｓ传输标准,Ｍｏｄｂｕｓ是一个事实上的工业标准主 从协议,现分别介绍如下:
ａ)简单且安装方便
ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ双绞线电缆和Ｍｏｄｂｕｓ连接器系统使安装轻而易举,作为一种自举网络,Ｍｏｄｂ ｕｓＰｌｕｓ是真正的即插即用网络。
ｂ)Ｍｏｄｂｕｓ跨系列连接
ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ使所有Ｍｏｄｉｃｏｎ模块式控制器之间可相互连接,同时可与Ｍｏｄｃｏｎｎｅｃｔ合作伙伴生产的各种产品连接。
ｃ)
以可预测的和确定的方式每秒传递20,000位至寄存器,并且包括全局数据和对等数据表,使通讯建立和初始化简便易行。
ｄ)维护容易
诊断程序和ＬＥＤ正常 故障状态指示可使现场人员很快网络故障。
ｅ)通讯编程容易
无论是简单的984梯形逻辑ＭＳＴＲ指令或Ｃｏｎｃｅｐｔ中的ＩＥＳ1131等功能,均能较容易应用于通讯和综合网络诊断等事件的初始化。主计算机用ＮＥＴＢＩＯＳ可兼容软件库实现ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ,该库可在主应用程序中调用。每个ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ主机接口都配有合适的软件库,提供给所有主要的平台和主要的操作系统。其他器件如网络、中继器等使网络的设计与执行灵活。网络使单个ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ网络能够连在一起,从而使总的可寻址节点的数过16,000,000。双绞线中继器可使通讯距离长达1820ｍ左右。
主控计算机与可编程控制器之间采用以太网接口通讯协议,与各个模拟量采集模块之间采用ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ通讯协议。ＭｏｄｂｕｓＰｌｕｓ协议是特别为满足工业控制要求设计的主 从标准。具有通讯距离长、传送速、连线少、连接容易的特点,是工业上使用广泛的双向有补偿传输线标准。

3　系统的软件设计
系统软件采用组态软件,采用ＧＥ公司的ＩＦ ｉｘ2.6ＣＰｌｕｓＳＣＡＤＡＰＡＣＫ900Ｒ Ｔ工控组态软件,安力包括使用跟踪数据输入和报警确认的电子签名、一个可以使ＩＦｉｘ特性与操作系统特性保持同步的功能强大的工具、报警ＯＤＢＣ服务升级和报警一览对象中新增的报警确认行为;对于ＩＦｉｘ画面,创建画面向导可以无缝地创建多画面配置,或者使用一个已经存在画面的尺寸;新增的数据链接邮戳标记有助于控制数据链接的尺寸和位置;多对象创建模式具有创建特定对象多个实例的能力;基本动画对话框允许在同一位置访问若干个常用的动画;ＩｎｆｏＡｇ ｅｎｔ图符可以使画面中包含Ｗｅｂ网页;交叉引用工具可以方便地确定在画面中被使用的标签和使用标签的画面;编辑图符向导和图表组向导作为工具可以下载,目前已经集成在ＩＦｉｘ中;虚拟键盘可以用于触摸屏环境以及使用鼠标输入密码或数据的情况;新增的ＳＭ2模拟驱动器提供用于测试用途的地址矩阵。系统的流程如图2。
系统启动后进行初始化操作,以确保各个部分的正常工作,随后系统启动主线程和各个通讯线程,通讯线程负责与可编程控制的通讯,它实时地将外面的输入信号与各种模拟量传入计算机,同时将计算机的输出命令和输出模拟量传给可编程控制器,去控制外面的执行机构;控制数据采集模块的数据通过以太网实时地传入计算机;主控线程负责将来自可编程和数据采集模块的数据进行处理,然后根据处理进行输出控制、数据显示、故障报警,并形成历史曲线和数据报表,供管理人员查阅和参考。

4　运行状况与分析
本系统在电厂的水净化过程系统中投入实际运行,使用以太网进行远程数据采集,运行状况良好,避免了以前的人工抄表、人工控制所带来的一系列问题,提高了劳动生产力,并且为管理人员了的数据依据。方案采取的有效措施有:
1)主控计算机在现场条件下应具备接地,要减少干扰;
2)通讯电缆应采用屏蔽线;
3)以太网络过长时应加入中继器,并注意网络终端匹配的选择。

5　小结
1)监控系统的设计应充分考虑系统要求和成本。在本系统中,若各个设备立地进行数据采集和传输必将引起成本上升,而且性也不易得到保证。
2)要采取合理的控制策略和控制结构。本系统根据现场特点,采用一级控制结构、集散式控制系统和Ｍｏｄｂｕｓ总线方式,性能优良且降低了成本。
3)系统在远程现场控制的等方面还需要进一步完善。

１． 前言     随着电力电子器件和控制技术的不断应用，通用变频器作为以实现产业机械为主的自动化、省力化、节能化的交流调速装置而得到了迅猛发展。由于对通用变频器技术进步的期待日益高涨，而使其的应用不仅在工业生产方面，而且在健康/医疗设备、装置、环境/生活方面的装置及家用领域的使用也得以不断扩大。 在新市场应用的不断扩大之中，原先的各种变频器的应用方面的技术进步也同样突飞猛进，系统装置本身及其运用形态也趋向自动化。为此用户对变频器的要求也必然随着各用途市场的动向而变化。对于一般的通用变频器在某些应用上还存在着功能不足的情况，为此差距，有不少用户不得不利用程序控制等系统方面的措施来。这是由于变频器厂家对产品的通用性能方面过于重视所至，而且各家提供同样类似的功能也使变频器趋向于便于统一使用的方向。但在近来各变频器应用系统显现出特殊化应用的趋势，若还是单纯地只意识到其通用性，则难以对广大特定用户提供方便使用的变频器产品。为此三垦把能随时提供尽如人意予以对应的变频器作为这次开发的设计指导思想，从而把SAMCO-vm05系列予以了产品化。 SAMCO-vm05系列、是把SAMCO-I系列的三垦特的V/f控制和无速度传感器矢量控制的感应电机驱动的计算作为基础，而制作了具有各种用途特化功能的产品。 本文作重介绍SAMCO-vm05变频器在多种卷绕设备的卷绕控制中的应用。 ２． 卷绕装置的功能     2．１ 卷绕控制功能 作为丝线、布匹、纸张之类的卷绕装置而应用了形形色色的方式，但在本产品所配备的卷绕控制功能，将不再需PLC及昂贵的矢量变频器或是转矩电机等，就能构筑成廉价的卷绕系统。 其基本构成情况如图1的卷绕系统所示那样，把多台变频器直接地互相连接，把张力架的张力予以反馈并设定好卷绕功能，即能实现各种丰富多彩的卷绕控制。     ２．２ 应用于拔丝机 用在对铜线等予以拔丝加工（伸线机）时所用的卷绕装置时、其要条件是要使主机侧的线速度同卷绕侧的线速度予以联动。然而、即使是以恒速进行联动运转，但是随着卷绕时间的推移、就会因卷绕侧卷粗而发生速度误差、终则可能导致断线现象。 对应拔丝机的卷绕控制、是随着卷绕时间的经过、而把卷绕侧电机的转速予以变化、并在卷绕变粗或抑制卷绕松卷的同时进行速度控制的卷绕控制。    　变频器基本上是使用于加工机（主机）及卷绕机用的２台，其以控制线互相连接、并以加工机（主机）的动作而使卷绕机予以联动。在分别设定了卷绕开始的频率、卷绕终了的频率、以及卷绕时间的参数、并输入了张力架（张力吸収装置）位置检测信号之后，即能在的时间中、一直到的频率为止对输出频率予以控制来进行卷绕。    　 中途的张力架动作的补偿、能以特的张力架补偿功能在小变动范围内与以控制。此外、在变频器中是按三垦特的卷绕曲线进行计算的、并随着卷绕时间的经过、对卷绕粗度予以补偿。其情况如图3所示。　 张力架补偿是随张力架位置而进行的可变增益控制，可对比较缓慢的巻粗现象所引起的变化及加减速时的急剧的变化都予以补偿。此外，卷绕计算曲线具有4套设定、并能以外部输入信号来进行选择。由此、即使卷绕时间或绕线筒直径发生很大的变化、也能以１条曲线切换信号简便地改变系统。     ２．３ 应用于送线机   　 在形形色色的卷绕系统的构成中、有时还需要同卷绕侧进行相反动作的送线侧的装置（送线机）。本控制法、是此类装置所为合适的送线机对应功能。　生产扁形电缆为实例的8条立的送线机构成图。送线机是同卷绕侧的卷绕速度予以联动来作为其基本动作的。但在不能得到卷绕装置而来的速度情报时、联动运转就会成为非常困难的动作。即使是在这种情况下、本控制也能同卷绕侧的速度无关来进行供线。卷绕侧的速度变化、全反映在张力架的动作上、检测此张力架的动作并进行原位控制、为事先预防送线时的过张力及卷绕的松卷现象、来改变旋转方向和转矩。由此动作、即能进行不受卷绕侧速度影响的单的送线机控制。此外、考虑到断线时的紧急停机、在了断线判断电平时、即使其进行DC制动（直流制动）停止动作。此外、在进行卷线的准备作业时、若发生过多的送线时、即会在反转方向进行回卷控制。     ２．４ 应用于卷绕机     从送线筒把线材送到绕线筒的卷绕机方面、会因其线的材质而要求某种恒定的张力和某种恒定的线速度。图6所示的光纤的卷绕装置中、由于使用的是非常容易断线的线材、所以应以数m～数十m／分的低速来进行恒张力、恒线速度的卷绕。 其特征在于驱动送线部绕线筒的变频器和驱动卷绕部分绕线筒的变频器是互相立地进行控制的。卷绕侧的变频器、是以装置滑车上所设置的PG速度传感器的速度反馈脉冲为依据来进行线速度恒定控制的。此外，送线侧的变频器是使用着的卷绕功能的、并以张力架的位置检测反馈信号为基准来进行张力的恒定控制的。也就是说，不使用相互的比率联动信号等、而是以卷绕侧变频器的线速度恒定控制为基础、即由送线侧的变频器紧跟卷绕侧的变频器速度来进行张力控制、从而总能保持稳定的卷绕动作。此外、对予卷绕的中途停机后的再起动、或是改变卷线筒直径时的再起动、都能不受比率联动影响而进行稳定的卷绕动作。 图8表示卷线筒转速―经过时间的特性。相互控制部分的线速度、从卷绕开始到卷绕结束是始终保持恒速的。为保持此恒定速度、相互的卷线筒的转速、在送线部分是逐渐上升的、而在卷绕部分则是逐渐下降的。 在实现此特性时、特别是供线侧的变频器的张力控制是起了很大效果的。通常、为把张力架的位置控制在所希望的位置时，使用PI控制，若增益的设定値不太合适时、就可能会经常发生微小的或是较大的振动现象而使控制变得非常困难。而本控制的手法是为抑制微小振动张力架的偏移幅度而进行的盲区控制以及抑制振动现象并能进行高速响应的可变增益控制，这些都在变频器内部予以了增强。此外，同送线机一样由于断线时的DC制动（直流制动）的停止动作，在通线时的反转方向的回卷控制从而形成了廉价的系统构成并提高了其控制性能和作业性能。     ３． 后记 近几年来变频器应用系统正地趋向特性化，若只是单纯地意识到通用性能的话则就难以满足特性化用户的需求。作为用户来说，现在也为急切地要求变频器能对各用途市场的迅猛发展的动向逐步予以对应。  　 本文所记载的对卷绕装置方面的应用、是对应形形色色系统而开发的功能的实例。日益追求技术发展的各种变频器应用系统正在不断地实现化，希望本文能为正在致力于变频卷绕控制的用户提供帮助。

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