（郑州纺机工程技术有限公司 河南省郑州市 450001）
摘要：本文主要介绍国产变频器在涤纶短纤后处理联合机的电气控制系统中的应用，该控制系统采用多单元同步调速，PLC上位机控制，英威腾变频器、PLC和HMI之间采用ProfibusDP通讯，、工控机和PLC之间采用Profinet网络传输，使生产各种数据传输无障碍，实现彼此信息的交换。生产过程自动化、操作可视化、管理远程化，使设备的使用实现高效节能、高产优质和环保绿色的生产。
关键词：国产变频器；涤纶电气控制；多单元同步
1系统概述
涤纶生产线，是用于将聚合后的熔体经熔体输送装置进入纺丝箱，再由纺丝计量泵送入纺丝组件，经喷丝板挤出、冷却形成聚酯纤维束，再经过一系列的牵伸、定型、上油、卷曲、切断等加工处理，使之成为具有所需要强度、弹性和伸度等有使用价值的纤维。
涤纶后处理联合机控制系统因为其控制的复杂性和同步要求精度高，一直采用进口变频器如西门子，ABB，AB等。在河北邢台这套设备中我们大胆尝试了国产品频器，在下文中主要介绍这套控制系统的特点。
2控制系统简介
2万吨后纺电气传动采用多单元变频传动，选用整流-直流母线-逆变器共直流母线技术。传动单元主要有导丝机，第一牵伸机，第二牵伸机，第三牵伸机，紧张热定型，叠丝，卷曲机共七个单元构成。控制主要由工控机和PLC构成，工控机实现系统的人机对话功能，对连续不连续生产过程进行控制和监视、完成网络组态、建立过程数据库、建立流程画面、编制各种报表、更改设计控制程序、对设备运行状态和工艺参数设置及生产运行状态的监控。PLC担负着系统的信号处理、逻辑运算、回路控制。PLC与上位机、操作员站、变频器、现场I/O站通过现场总线连接在一起，实现彼此的信息交换。
3控制系统构成及特点
3.1控制系统配置
图1
系统由三级控制系统和两层通讯网络构成，采用计算机为管理层，西门子PLC315-2DP/PN为主控制器，ET200M为分布式从站，这里有1#和2#从站，人机操作界面HMI为3#从站，传动部分采用英威腾GD800驱动控制器。
3.2上位机监控
上位机监控实现系统的人机对话功能，对连续不连续生产过程进行控制和监视、完成网络组态、建立过程数据库、建立流程画面、编制各种报表、更改设计控制程序、对设备运行状态和工艺参数设置及生产运行状态的监控。通过不同级别的密码权限完成工艺参数输入、
图2
存储和修改，温度参数的设定，对生产过程中各设备参数的显示及检测参数的趋势图显示，故障与记录，生产报表的生成、存储及打印等。
3.3plc控制
PLC担负着系统的信号处理、逻辑运算、回路控制。PLC与上位机、操作员站、变频器、现场I/O站通过现场总线连接在一起，实现彼此的信息交换。将分散运动控制、速度控制、位置控制、过程控制、通讯设备和集中操作与信息综合管理结合在一起，对生产过程中各项工艺参数及设备故障状态实施过程监控，把各设备的参数设定、控制指令传送到各执行装置。以及完成浸油槽、水浴槽、蒸汽加热箱、冷却喷淋、闪蒸系统等设备的温度、流量、压力PID调节控制，对联合机的绕辊、急停、蒸汽箱开盖停喷、各电气故障等设置可靠的连锁功能。
3.4国产化多单元变频调速
河北南宫这套电气控制驱动部分，采用的是国产变频器GD800系列，其结构形式如图所示：
图3
根据涤纶后处理设备技术要求，在稳定及加速运行时，各传动点之间要保持同步，改变牵伸比，加减速控制时，静态同步精度±0.01，动态同步精度±0.05%.设备运行时严格按照工艺设置的牵伸比运行，停车时应保持各单元机涤纶丝的张力，零速满转矩输出.
最开始阶段，我们要求英威腾变频器厂家提供他们的变频器，在我们公司实验室和英威腾技术人员作了一些实验，检测变频器的通讯，控制，并提出了控制精度，矢量控制，0速满转矩输出的要求.最终确定CPU采用西门子315-2DP/PN，变频器采用英威腾高端产品GD800系列，整套系统采用的结构形式是电源模块和电机模块分开，共直流母线模式，两块整流电源模块RU1，RU2将三项交流电源整流成直流电源，IU1-IU7七台逆变拖动七台主电机，导丝到卷曲，控制方式采用的是闭环矢量控制.
虽然在设计阶段我们做了大量的准备工作，但是开始使用时仍然是困难重重，主要问题如下：
1英威腾变频器的通讯协议控制字和进口变频器位控制完全不同，在做程序时，得完全按照它的模式做，而其中意想不到的问题一再出现，在试车中，我们一再更改程序，以达到控制要求.
2：英威腾变频器在矢量控制的设计上是不完善的，这也是最重要的，并不能做到速度与转矩的完全解构，速度会随着转矩的变化而变化，而且做不到零速满转矩输出，对此现象，我们做了如下统计：
高速200m/min时变频器设定值和实际输出值表格如下：
表1
低速20m/min时变频器设定值和实际输出值表格如下：
表2
从表中数据可以看出，刚开始时，挂丝带载时速度精度完全达不到技术要求，而且有的比设定速度快，有的比设定速度慢，根本无法开车，只好请英威腾变频器厂家技术人员到现场一起想办法改进，编程也做些相应改变，来最好达到控制要求，经过近一两个月的调试，速度趋于平稳，曲线如下图所示：
最后基本达到技术指标，用户满意。
4结束语
此次国产变频器的应用，对于我公司为那些小的化纤厂提供质优价廉的设备增加了竞争力，尤其适用于品种单一，瓶片纺用户，该套电控系统采用国产变频器代替进口变频器，国产化达90%，降低了生产成本，提高经济效益，整套控制系统综合国内设备电控技术特点，结合用户要求对设计和制造进行全面提升，达到了降本增效的目的，增加产品规格多样性，该项目的成功，不仅会极大提高国产化设备的竞争力，提升国产设备的技术水平，同时也可以促进化纤行业的技术进步，压低进口设备价格，使我国纤维生产企业获利。
参考文献：
[1]英威腾GD800变频器手册
[2]西门子可编程自动化控制产品简介
[3]纺机内部参考资料
论文作者:杜英杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：变频器论文; 牵伸论文; 设备论文; 转矩论文; 控制系统论文; 上位论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第22期论文;