发表于:2004-03-21 12:16:00
3楼
上海津信变频器有限公司第1 页http://www.sinodrive.com
2003 年11 月日作者: 夏明仅供内部参考
丹佛斯变频器用于高速卷绕头
摘要:久负盛名的丹佛斯变频器现在又有了一个大的应用客户,丹佛斯变频器的优异性能可
以很好地满足化纤高速卷绕头的工艺要求。
高速卷绕头是化纤行业前纺的关键设备。
高速卷绕头的基本机构:夹头和压紧辊,组成一个经典的卷绕装置,夹头相当于收卷卷
筒,压紧辊相当于摩擦辊;槽筒,用于横动控制,控制纤维卷绕时的成型角。
高速卷绕头的基本控制要求为现速度稳定,速度精度高。一般工艺要求为线速度精度达
到万分之3。
早期的卷绕头为被动式的,即动力驱动由压紧辊提供,这样就成为典型的表面卷绕,在
卷绕过程中卷筒直径逐步增大,而摩擦辊的直径不会改变,因此转速控制相对比较简单,一
般用同步电机加变频调速器就能满足转速精度的要求。
但是高级的卷绕头要求夹头直接驱动,压紧辊被动传动,这样就成为典型的中心卷绕。
在中心卷绕中,由于卷筒直径不断增大,为保持线速度恒定,转速需要不断减小。上海金纬
机械有限公司最近就开发了这样一种新型的高速卷绕头,专做POY 原料。这个系统基本的
电气控制配置为:夹头电机控制变频器,用丹佛斯的VLT2875 变频器;槽筒控制变频器,
用丹佛斯的VLT2807 变频器;可编程控制器用西门子S7-226。
系统示意图
中心卷绕的高速卷绕头对变频器的要求可以从卷绕头的工艺参数推导出来:POY 卷绕
头的最高线速度为4000 米/分钟,夹头电机为两极的变频异步电机,卷筒初始直径为126 毫
米,最终直径430 毫米。
初始卷绕时卷筒直径最小,转速要求最高:
卷绕初始的转速N0 =
转米
分钟米
/ 0.126
/ 4000
× π
≈ 10105 转/分钟
从上式可以推导出变频器的最高输出频率大概为170Hz。
技术文件
上海津信变频器有限公司第2 页http://www.sinodrive.com
其次为保证±1 米的转速控制精度要求,对变频器的输出频率分辨率有基本要求。当卷
筒直径最大时,有最大的频率分辨率要求:
±1 米线速度,对应转速波动= ±
转米
分钟米
/ 0.430
/ 1
× π
≈ 0.740256 转/分钟
对应频率波动= ±
Hz / 60
/ 0.740256
转
分钟转
≈ ± 0.0123 Hz
现在中国市场上的通用变频器的输出频率分辨率大多只有0.01Hz,而丹佛斯变频器的
输出频率分辨率可以达到0.003Hz,对此用户表示相当满意。
最初设计系统的时候想到过使用丹佛斯变频器自带的转速闭环控制功能,但由于客户卷
绕头上的测速反馈装置反馈脉冲频率过低,而无法实现稳定的闭环速度控制,因此改为用
PLC 测速,进行转速闭环调节,再计算出变频器当前的给定出频率。在这种控制结构下,
丹佛斯变频器要设为特殊电机曲线,变频器只作单纯的频率变换器,输出频率完全等于输入
频率,而特殊电机曲线的设置值按夹头变频电机的铭牌值和负载特性调到最佳值。
为达到最高频率给定精度,PLC 需要通过串行通讯口控制丹佛斯变频器。而这正是丹
佛斯变频器的强项,丹佛斯变频器支持很多种高速现场总线通讯协议,可以方便地与各种
PLC 联网,但在这个应用中,考虑到客户对成本的要求,最终决定采用经济的RS485 通讯。
丹佛斯变频器自带RS485 通讯口,无需增加额外成本,而且通讯控制时也不影响本机面板
的操作监控,这一点也令客户比较满意。对于开发人员而言,他们对于丹佛斯变频器便利的
通讯指令特别满意。丹佛斯变频器的通讯指令格式与FROFIBUS-DP 的通讯格式有点相似,
一条控制报文能完成读(或写)参数,控制变频器的起停运行和给定输出频率三项工作,同
样一条变频器的回码报文也涵盖了参数值,变频器当前状态和变频器当前输出频率三项内
容。
在系统开发过程中,也遇到一点问题,因为卷绕头的卷筒直径是在连续变化的,所以要
实现稳定的线速度控制,用传统的PID 闭环控制,速度会有静差,不过在上海津信变频器
有限公司技术人员的紧密配合下,这个问题被很好地解决了。
横动槽筒控制也是高速卷绕头这一产品获得成功的一个关键技术难点,以恒定转速控制
槽筒,在特定的卷筒直径时会产生迭纱现象,所以通常要求横动槽筒变频器的输出频率一直
波动变化,丹佛斯VLT2800 系列变频器据有摆频功能,其特性能很好地满足卷绕的特殊要
求。
另外采用丹佛斯变频器以后,化纤厂的用电功率因数也得到了大幅提高,这要归功于丹
佛斯变频器的内置直流电抗器。
结束语:丹佛斯变频器的高精度和高性能,以及分销商的强大技术支持使丹佛斯变频器成为
高速卷绕头的理想驱动器,随着中国化纤机械工业的飞速发展,丹佛斯变频器将有一个美好
的明天。
上海金纬机械有限公司简介:上海金纬机械有限公司是一家专门从事塑机和化纤机械制造的
民营企业,一年约生产销售1000 台化纤卷绕头,著名的金海螺螺杆就是这家厂的产品之一。
目前金纬机械是国内排名第二位的高速卷绕头制造厂家。