高速轉染機控制系統(tǒng)方案

高速轉染機在整個染整工藝中起著重要作用，小批量、多品種的織物染色大多在高速轉染機上完成。為了保證織物染色的質量，使織物的色澤均勻，對高速轉染機的控制提出了很高的要求。

從高速轉染機的運行過程看，染色的過程就是織物經(jīng)過染缸不斷地在兩根輥子上來回的收卷與放卷，通過不斷的收放卷，高溫染液中的染料分子滲透到織物中，與織物分子發(fā)生化學反應，使織物的顏色發(fā)生改變。所以染色的過程既是一個物理過程，又是一個化學反應過程。

從以上整個染色過程可以看出，織物在染液中的停留時間，決定了織物染色后的顏色色度，同時織物在通過染液時所受到的張力，也對染色后的色澤有影響。張力太大，織物會繃得太緊，甚至會被拉斷；同時張力太大，會使織物中間與織物兩邊的染色效果產(chǎn)生差異；而張力太小，織物會堆積在染缸中，嚴重影響染色過程，甚至使染色過程中斷。所以，為了保證染色效果，在整個染色的收放卷過程中，要使織物在經(jīng)過染液時的線速度與織物本身受到的張力保持恒定。

但是，從控制過程來看，織物在卷繞輥上從空卷到滿卷的卷徑比很大，織物經(jīng)過染液的浸染，重量變的很重，所以，從空卷到滿卷，卷繞輥的轉動慣量變化非常大。大多數(shù)的轉染機從空卷的直徑0.2米到滿卷的直徑1.4米，卷徑比達到了7倍，而轉動慣量與回轉直徑成平方關系，加上滿卷時的重量是空卷時的十倍以上，所以轉動慣量的變化在百倍以上。在這樣的條件下，要保持織物在收放卷時速度張力恒定，對控制系統(tǒng)提出了很高的要求。

高速轉染機的控制系統(tǒng)大致經(jīng)過了三個階段：直流控制系統(tǒng)、單變頻控制系統(tǒng)、雙變頻控制系統(tǒng)。直流控制系統(tǒng)技術成熟、控制方便，調節(jié)電樞電流就能控制輸出力矩，機械特性硬，通過卷徑計算能很好地滿足高速轉染機恒張力、恒線速度的驅動要求。但是，由于直流電機有整流子和碳刷，直流電機的維護工作量非常大，維修周期短，故障率相對較高。直流控制系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中還有很多在應用，許多生產(chǎn)廠商也仍在生產(chǎn)與銷售，很好地說明了直流控制系統(tǒng)的獨特的性能。

單變頻器控制系統(tǒng)不要求變頻器具有直接控制轉距的功能，所以相對來講對變頻器的性能要求并不高。而恒力矩是由提供反力矩的磁粉離合器來實現(xiàn)的。由于無法準確地控制磁粉離合器的力矩，所以無法提供真正的恒張力控制性能。

隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻器的各項性能指標得到了長足的提高，特別是高速運算的大規(guī)模集成電路在變頻器中的應用，使交流變頻控制系統(tǒng)能象直流控制系統(tǒng)一樣直接控制交流電機的輸出轉距，使整個控制系統(tǒng)的性能達到甚至超過直流控制系統(tǒng)。并且交流電機的防護等級高，維護簡單方便，所以雙變頻控制系統(tǒng)正在高速轉染機上得到快速的推廣應用。

在雙變頻控制系統(tǒng)中，一個變頻器工作在速度控制方式，另一個工作在力矩控制方式，在整個工作過程中，每當換卷時就交換兩個變頻器的工作方式。通過測量工作線速度及兩根卷繞輥的轉速，可以計算出這兩根卷繞輥的實時直徑。根據(jù)直徑就能計算出實時的力矩與速度輸出。在實際的應用程序中，根據(jù)織物材料的性能，還需作各種修正，包括松緊度調整、輸出曲線調整、加減速時間調整等等。通過這些計算，使系統(tǒng)運行在能適合各種不同織物材料的恒張力與恒線速度的工作狀態(tài)，保證了織物的染色效果。

在我們的實際配套使用中，使用了二臺優(yōu)利康（Yolico）YD5000變頻器，使兩臺變頻器分別運行在閉環(huán)速度與閉環(huán)力矩模式，并且兩臺變頻器的直流母線共享，不僅節(jié)約了能源，還提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應?？刂破饔脩艨勺约哼x擇，該控制器應具備標準模擬量輸出接口，用來控制變頻器的轉速和轉距。實際的系統(tǒng)還配有一臺觸摸屏，所有的參數(shù)設置與顯示，都由觸摸屏完成，使系統(tǒng)操作簡單、快捷、方便。從用戶的實際使用效果來看，這樣的配置已完全滿足工藝要求，生產(chǎn)的產(chǎn)品質量穩(wěn)定、可靠；得到了客戶的一致好評。