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【摘 要】
本文主要介紹了采用工控機、日立SJ300系列變頻器，在棕絲生產線機組的應用，棕絲生產線機組的設備配置、電氣設計及控制原理、現場調試步驟。并作了棕絲生產線機組控制系統應用的前景分析。

【關鍵詞】
工控機 變頻器 擠出機 計量 牽伸

【Abstract】
The article has mainly introduced that application of using IPC and HITACHI SJ300 Inverter ,describing the equipment configuration,electric design,control theory and adjustment steps in-site in the group of Palm-fiber Product Line Machines. Furthermore,it also supplied an foreground analyze for the Line group contyol system applications.

【Key words】
IPC(lndustrial control computer) Inverter Extrusion Measure Pull stretch

1、 前言
　　目前國內用于生產工業用絲（造紙毛毯、濾網濾布、割草機等）和民用絲（降落傘繩、交警安全帶、假發等）的棕絲生產線設備，拖動控制系統多為調速電機拖動控制，即使有少數廠家采用變頻電機拖動控制，其控制方法也是通過模擬同步板實現同步，由于各牽伸電機距離較遠，生產線在運行過程中存在很多不便之處。現在我公司采用一臺工控上位機同時控制兩條棕絲生產線，并對兩調生產線的控制狀態、運行參數進行監控調整。

2、系統基本構成及變頻電氣系統配置
1）、系統基本構成
　　每條棕絲生產線主要組成部分有：SJ65/28尼龍擠出機；計量泵；第一牽伸；第二牽伸；第三牽伸；第四牽伸；第五牽伸；油劑裝置；68軸收卷；輔助收卷；收絲排絲，其中第一至第五牽伸分別具有油路加熱烘箱、供水冷卻回路。


2）、電氣控制系統配置
　　控制系統要求由一臺工控機同時控制兩條棕絲生產線；工控機采用研華工控機配置為：P3、1G、128M、40G、17寸純屏顯示器、PCL系列板卡及接線電纜、PCLD系列接線板。傳動電機均采用380V普通三相交流異步電動機。變頻器均采用原裝進口日本日立工程型無速度傳感器矢量控制SJ300系列變頻器，65機為SJ300-075HFE，功率7.5KW；計量泵為SJ300-015HFE，功率1.5KW；第一牽伸為SJ300-022HFE，功率2.2KW；第二牽伸為SJ300-004HFE，功率4KW；第三牽伸為SJ300-055HFE，功率5.5KW；第四牽伸為SJ300-055HFE，功率5.5KW；第五牽伸為SJ300-022HFE，功率2.2KW；油劑電機為SJ300-007HFE，功率0.75KW、收卷共68臺電機共用一臺變頻器為SJ300-110HFE，功率11KW；收卷排絲為SJ300-007HFE，功率0.75KW。同時擠出機、計量泵、一至五牽伸電機需配置5V線驅動編碼器、交流輸入電抗器及日立SJ-FB系列PG卡。擠出機及牽伸的溫度均由智能型PID數字調節器控制固態繼電器輸出控制。

　　機組總控電氣系統由一臺操作臺構成，另外每條機組另外配裝七臺遠程操作盒：兩條機組所有變頻器（共20臺變頻器）及主機加熱（12路加熱）安裝在操作臺內，遠程操作盒分別控制對應的各個操作站點。

3、控制方案
　　根據棕絲生產工藝及廠家提出的工藝要求，機組電氣控制系統核心為：擠出機機頭出料壓力與計量泵電機組成閉環控制。同時該閉環信號輸入到工控機經處理后作為整條生產線的速度基準，擠出機、第一牽伸、第二牽伸、第三牽伸、第四牽伸、第五牽伸及收卷各電機速度均與計量泵進行比例同步運行。
　　生產工藝要求系統有低速、高速兩種工作狀態，能夠實現每臺變頻器都具有手動單開、聯控同步，而且在同步運行過程中，調節工控機同步總給定量（修改計量泵壓力）時，各電機運行速度變化的比例一致。特別是各牽伸速度按照事先設定好的比例運行，同時各電機均具有同步狀態下再進行微調的功能，確保牽伸速度由低速向高速變化時各牽伸間的拉絲張力恒定，保證棕絲質量合格。
　　生產線的收卷排絲要求變頻器控制電機進行正反轉運行，運行速度與生產線線速度匹配，不需配置電抗器、PG卡編碼器。油劑電機要求變頻器面板獨立操作，不配置電抗器、PG卡編碼器，但工控機必須對收卷排絲電機、油劑電機的工作狀態進行監控。

系統工控機同時監控兩條生產線的生產線速度、各電機運行速度、微調量、歷史（實時）曲線、生產產量報表、打印、生產線故障報警等各項運行數據進行時實監控，各種規格棕絲生產配方的存儲及調出應用功能。兩條生產線可同時運行，也可運行單獨任一條生產線，相互之間不存在聯系。兩條生產線各自具有一套過流、過載、欠壓、過壓、漏電等各種完善的保護功能。

4、設備調試及運行
　　按圖紙配線要求分別連接操作臺與1#生產線、2#生產線的各操作站點及設備連線，確保接線正確。接線完畢后，先對電機在空載狀態下進行變頻自整定，然后分別調試單開電機運行，再通過工控機分別控制兩條生產線聯控空載運行，同時調整電機變頻同步運行比例。最后帶負載運行。

1）、電機空載變頻自整定
　　確保電機及編碼器接線無誤，設定變頻器參數H001為01或02；按變頻器操作面板上的“RUN”鍵開始自整定。當自整定過程中斷時需重新進行自整定時，必須先進行參數初始化操作后，再重新自整定。離線自整定結束后，再進行在線自整定。在線自整定可以修正隨溫度升高而改變的電機常數，使電機運行更加穩定。在線自整定時把變頻器參數H002設定為在線自整定數據有效的自整定數據02（將自整定選擇參數H001設定為無效00）。

2）、空載單開調試
A、 擠出機、計量泵單機調試
擠出機、計量泵單機調試分兩步即：加熱溫控調試和擠出機、計量泵運行調試。
　　加熱溫控部分調試：閉合電源前應用萬用表檢查三相電源是否正常，正常后合上電源。轉動操作臺上擠出機所對應溫區及牽伸加熱電源“轉換”開關，溫控表應上電并顯示正常的室溫。若顯示不正常，應檢查是否熱電偶開路、或信號反接。然后改變儀表溫度設定值，觀察溫控部分電流顯示是否正常。
　　擠出機、計量泵運行調試：分別檢查擠出機、計量泵電機部分接線無誤后，方可加電試運行。合閉對應的空氣開關，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。如正常，把變頻器運行參數改為本機方式，由變頻器面板運行變頻器，觀察電機（空車）的轉向是否與所要求的方向一致，通過調換電機接線任意兩相（停機進行）使方向一致。把變頻器運行參數改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“主機單開/聯控轉換開關”及“計量單開/聯控轉換開關”同時打到“單開”位置，分別按“主機啟動”、計量啟動“開關，此時擠出機、計量泵啟動。調節對應的給定電位器設定速度，擠出機、計量泵運行，觀察工控機上轉速顯示、電機空載電流是否正常。
　　在擠出機、計量泵空載單開調試正常，各溫區溫度達到設定值，恒溫半小時侯即可加料帶載運行。帶載運行過程中，分別調節擠出機、計量泵的“轉速給定”改變模口出料量的大小，觀察原料由模口擠出時觀察原料流量是否正常，塑化效果是否能夠滿足工藝要求，在運行過程中隨時調整主機、計量電機轉速、溫度設定值，觀察模口出料情況及各工藝參數。當單機帶栽運行正常后，即可對擠出機、計量泵的閉環帶載調試，設定工控機生產線運行監控畫面上的“壓力”值，計量泵、擠出機運行并加速，當運行到機頭壓力達到設定值時，保持恒壓運行，調整壓力設定值時計量泵、擠出機自動調整轉速滿足壓力需求，當機頭壓力輸出不穩定時，通過調整畫面上的“P”、“I”以及“給定量”的設定值進行修整，直至滿足工藝要求為止。運行過程中時刻觀察電機電流、電機轉速、機頭壓力、溫區溫度是否正常穩定。

B、 牽伸單機調試
　　生產線的五個牽伸分別單獨調試。檢查電機部分接線無誤后合上空氣開關，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。如正常，分別把變頻器運行參數改為本機方式，由變頻器面板運行變頻器，要求電機（空車）的轉向與工藝所要求的方向一致。把變頻器運行參數改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“牽伸轉換開關”打到“單開”位置，啟動“牽伸啟動”按鈕，調節“牽伸給定”電位器，運行牽伸電機，觀察工控機上電機速度和電流顯示并確定正常。

C、收卷空載調試
　　收卷是由一臺變頻器控制68臺0.2KW力矩電機，檢查接線無誤后，合上空氣開關，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。設定變頻器運行參數改為本機方式，由變頻器面板運行變頻器，要求所有收卷電機的轉向與工藝所要求的方向一致，把變頻器運行參數改為外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“收卷轉換開關”打到“單開”位置，啟動“收卷啟動”按鈕，調節“收卷給定”電位器，運行收卷電機，運行過程中隨時使單臺或多臺收卷電機堵轉，觀察變頻器電流變化，確保在電機堵轉過程中變頻器電流變化在額定值以內，變頻器能正常運行。
D、排絲、油劑電機空載調試
　　排絲、油劑電機變頻器是通過面板控制來實現，檢查接線無誤后，合上空氣開關，使變頻器上電，觀察顯示是否正常。設定變頻器運行參數改為本機方式，由變頻器面板運行變頻器，要求電機的轉向與工藝所要求的方向一致。

2）、空載聯控運行調試
　　按接線端子圖接好各操作站、操作臺及設備的聯控信號線。去掉擠出機電機皮帶，把各個操作站面板上的“單開/聯控轉換開關”同時打到“聯控”位置，并確認工控機上對應聯控信號輸入正常，在擠出機、計量泵開環狀態下、點擊工控機上的“聯控啟動”開關，準備起動生產線，工控機畫面上的顯示全部正常后，點擊“低速”開關，整條生產線低速運行，在運行過程中觀察校對生產線各電機轉速，以計量泵運行速度為基準，校對計量泵與主機、一至五牽伸、收卷的轉速比例。校對完畢運行一段時間后，點擊工控機上的“高速設定”開關，設定生產線高速運行速度，設定完畢后，點擊工控機上的“高速”開關，生產線以設定的運行速度高速運行，在運行過程中觀察校對生產線各電機轉速比例是否與低速運行比例一致，通過改變工控機畫面上的“高速設定”開關的設定值，觀察生產線各電機的運行比例是否保持不變，若運行比例發生變化，可通過工控機畫面上所對應的“給定微調”鍵進行校對。直到基本滿足生產工藝要求為止。
　　空載運行過程中同時需要觀察工控機上的各種監控運行參數、監控運行指示、生產線實時曲線、歷史曲線、故障報警記錄、模擬工藝配方的存儲、調出使用，以及產量報表的模擬打印等工作狀態符合生產工藝要求。
3）、帶載聯控調試
　　空載聯控調試完畢后，可進行整機帶載運行。一切準備就緒后，先點擊工控機畫面上的“低速準備”鍵，生產線低速運行，進行拉絲工作，棕絲（共120根）由機頭模口擠出，向下經過水箱引出到一牽、二牽、三牽、四牽、五牽后繞輔助收卷盤上，然后分絲（2根一組）到每臺收卷軸上，分絲后由前至后檢查排除斷絲、亂絲。一切前期工作完畢即可開高速運行，點擊工控機畫面上的“高速運行”鍵，設定“車速給定量”、“壓力”值給定量，生產線開始高速運行。運行過程中通過修改“壓力”、各電機的“微調%”及一至五牽“溫度設定值”來調整棕絲成品質量。當棕絲質量合格時，可進行工藝配方儲存，方便以后生產同種規格棕絲隨時調出使用。
　　帶載運行若一切正常，即可進行正常生產，生產過程中應注意觀察工控機上的各運行參數、實時曲線、故障報警等，以便隨即調整。在1#生產線運行正常后，使用同種調試流程讓2#生產線開機運行。當兩條生產線同時開機時，把工控機畫面切換到生產線全局運行監視畫面同時對兩條生產線進行運行監視。

5、 結束語
　　隨著棕絲應用面和需求量的加大以及競爭的日益激烈，降低生產成本成為每個棕絲生產廠家迫在眉睫的問題。老式棕絲生產線一條線整機功率均在130KW左右，每臺出絲在60根，生產線速度也不超過100米/分鐘，而經過從新設計的棕絲生產線一條線整機功率僅有60KW，每臺出絲在120根，生產線速度最高可達到120米/分鐘。無論是在耗能方面或是在提高生產效率和產量方面，都為生產廠家提供了強而有力的競爭優勢。因此采用工控機、變頻器控制的棕絲生產線比以往老式棕絲生產線具有耗能低、效率高、可靠性強、操作方便簡單及故障率低等優點。無論是新上生產線或改造舊生產線該控制方式都具有極大的推廣價值。