【摘 要】
本文主要介绍了采用工控机、日立SJ300系列变频器，在棕丝生产线机组的应用，棕丝生产线机组的设备配置、电气设计及控制原理、现场调试步骤。并作了棕丝生产线机组控制系统应用的前景分析。

【关键词】
工控机 变频器 挤出机 计量 牵伸

【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
　　目前国内用于生产工业用丝（造纸毛毯、滤网滤布、割草机等）和民用丝（降落伞绳、交警安全带、假发等）的棕丝生产线设备，拖动控制系统多为调速电机拖动控制，即使有少数厂家采用变频电机拖动控制，其控制方法也是通过模拟同步板实现同步，由于各牵伸电机距离较远，生产线在运行过程中存在很多不便之处。现在我公司采用一台工控上位机同时控制两条棕丝生产线，并对两调生产线的控制状态、运行参数进行监控调整。

2、系统基本构成及变频电气系统配置
1）、系统基本构成
　　每条棕丝生产线主要组成部分有：SJ65/28尼龙挤出机；计量泵；第一牵伸；第二牵伸；第三牵伸；第四牵伸；第五牵伸；油剂装置；68轴收卷；辅助收卷；收丝排丝，其中第一至第五牵伸分别具有油路加热烘箱、供水冷却回路。


2）、电气控制系统配置
　　控制系统要求由一台工控机同时控制两条棕丝生产线；工控机采用研华工控机配置为：P3、1G、128M、40G、17寸纯屏显示器、PCL系列板卡及接线电缆、PCLD系列接线板。传动电机均采用380V普通三相交流异步电动机。变频器均采用原装进口日本日立工程型无速度传感器矢量控制SJ300系列变频器，65机为SJ300-075HFE，功率7.5KW；计量泵为SJ300-015HFE，功率1.5KW；第一牵伸为SJ300-022HFE，功率2.2KW；第二牵伸为SJ300-004HFE，功率4KW；第三牵伸为SJ300-055HFE，功率5.5KW；第四牵伸为SJ300-055HFE，功率5.5KW；第五牵伸为SJ300-022HFE，功率2.2KW；油剂电机为SJ300-007HFE，功率0.75KW、收卷共68台电机共用一台变频器为SJ300-110HFE，功率11KW；收卷排丝为SJ300-007HFE，功率0.75KW。同时挤出机、计量泵、一至五牵伸电机需配置5V线驱动编码器、交流输入电抗器及日立SJ-FB系列PG卡。挤出机及牵伸的温度均由智能型PID数字调节器控制固态继电器输出控制。

　　机组总控电气系统由一台操作台构成，另外每条机组另外配装七台远程操作盒：两条机组所有变频器（共20台变频器）及主机加热（12路加热）安装在操作台内，远程操作盒分别控制对应的各个操作站点。

3、控制方案
　　根据棕丝生产工艺及厂家提出的工艺要求，机组电气控制系统核心为：挤出机机头出料压力与计量泵电机组成闭环控制。同时该闭环信号输入到工控机经处理后作为整条生产线的速度基准，挤出机、第一牵伸、第二牵伸、第三牵伸、第四牵伸、第五牵伸及收卷各电机速度均与计量泵进行比例同步运行。
　　生产工艺要求系统有低速、高速两种工作状态，能够实现每台变频器都具有手动单开、联控同步，而且在同步运行过程中，调节工控机同步总给定量（修改计量泵压力）时，各电机运行速度变化的比例一致。特别是各牵伸速度按照事先设定好的比例运行，同时各电机均具有同步状态下再进行微调的功能，确保牵伸速度由低速向高速变化时各牵伸间的拉丝张力恒定，保证棕丝质量合格。
　　生产线的收卷排丝要求变频器控制电机进行正反转运行，运行速度与生产线线速度匹配，不需配置电抗器、PG卡编码器。油剂电机要求变频器面板独立操作，不配置电抗器、PG卡编码器，但工控机必须对收卷排丝电机、油剂电机的工作状态进行监控。

系统工控机同时监控两条生产线的生产线速度、各电机运行速度、微调量、历史（实时）曲线、生产产量报表、打印、生产线故障报警等各项运行数据进行时实监控，各种规格棕丝生产配方的存储及调出应用功能。两条生产线可同时运行，也可运行单独任一条生产线，相互之间不存在联系。两条生产线各自具有一套过流、过载、欠压、过压、漏电等各种完善的保护功能。

4、设备调试及运行
　　按图纸配线要求分别连接操作台与1#生产线、2#生产线的各操作站点及设备连线，确保接线正确。接线完毕后，先对电机在空载状态下进行变频自整定，然后分别调试单开电机运行，再通过工控机分别控制两条生产线联控空载运行，同时调整电机变频同步运行比例。最后带负载运行。

1）、电机空载变频自整定
　　确保电机及编码器接线无误，设定变频器参数H001为01或02；按变频器操作面板上的“RUN”键开始自整定。当自整定过程中断时需重新进行自整定时，必须先进行参数初始化操作后，再重新自整定。离线自整定结束后，再进行在线自整定。在线自整定可以修正随温度升高而改变的电机常数，使电机运行更加稳定。在线自整定时把变频器参数H002设定为在线自整定数据有效的自整定数据02（将自整定选择参数H001设定为无效00）。

2）、空载单开调试
A、 挤出机、计量泵单机调试
挤出机、计量泵单机调试分两步即：加热温控调试和挤出机、计量泵运行调试。
　　加热温控部分调试：闭合电源前应用万用表检查三相电源是否正常，正常后合上电源。转动操作台上挤出机所对应温区及牵伸加热电源“转换”开关，温控表应上电并显示正常的室温。若显示不正常，应检查是否热电偶开路、或信号反接。然后改变仪表温度设定值，观察温控部分电流显示是否正常。
　　挤出机、计量泵运行调试：分别检查挤出机、计量泵电机部分接线无误后，方可加电试运行。合闭对应的空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。如正常，把变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，观察电机（空车）的转向是否与所要求的方向一致，通过调换电机接线任意两相（停机进行）使方向一致。把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“主机单开/联控转换开关”及“计量单开/联控转换开关”同时打到“单开”位置，分别按“主机启动”、计量启动“开关，此时挤出机、计量泵启动。调节对应的给定电位器设定速度，挤出机、计量泵运行，观察工控机上转速显示、电机空载电流是否正常。
　　在挤出机、计量泵空载单开调试正常，各温区温度达到设定值，恒温半小时侯即可加料带载运行。带载运行过程中，分别调节挤出机、计量泵的“转速给定”改变模口出料量的大小，观察原料由模口挤出时观察原料流量是否正常，塑化效果是否能够满足工艺要求，在运行过程中随时调整主机、计量电机转速、温度设定值，观察模口出料情况及各工艺参数。当单机带栽运行正常后，即可对挤出机、计量泵的闭环带载调试，设定工控机生产线运行监控画面上的“压力”值，计量泵、挤出机运行并加速，当运行到机头压力达到设定值时，保持恒压运行，调整压力设定值时计量泵、挤出机自动调整转速满足压力需求，当机头压力输出不稳定时，通过调整画面上的“P”、“I”以及“给定量”的设定值进行修整，直至满足工艺要求为止。运行过程中时刻观察电机电流、电机转速、机头压力、温区温度是否正常稳定。

B、 牵伸单机调试
　　生产线的五个牵伸分别单独调试。检查电机部分接线无误后合上空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。如正常，分别把变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，要求电机（空车）的转向与工艺所要求的方向一致。把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“牵伸转换开关”打到“单开”位置，启动“牵伸启动”按钮，调节“牵伸给定”电位器，运行牵伸电机，观察工控机上电机速度和电流显示并确定正常。

C、收卷空载调试
　　收卷是由一台变频器控制68台0.2KW力矩电机，检查接线无误后，合上空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。设定变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，要求所有收卷电机的转向与工艺所要求的方向一致，把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“收卷转换开关”打到“单开”位置，启动“收卷启动”按钮，调节“收卷给定”电位器，运行收卷电机，运行过程中随时使单台或多台收卷电机堵转，观察变频器电流变化，确保在电机堵转过程中变频器电流变化在额定值以内，变频器能正常运行。
D、排丝、油剂电机空载调试
　　排丝、油剂电机变频器是通过面板控制来实现，检查接线无误后，合上空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。设定变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，要求电机的转向与工艺所要求的方向一致。

2）、空载联控运行调试
　　按接线端子图接好各操作站、操作台及设备的联控信号线。去掉挤出机电机皮带，把各个操作站面板上的“单开/联控转换开关”同时打到“联控”位置，并确认工控机上对应联控信号输入正常，在挤出机、计量泵开环状态下、点击工控机上的“联控启动”开关，准备起动生产线，工控机画面上的显示全部正常后，点击“低速”开关，整条生产线低速运行，在运行过程中观察校对生产线各电机转速，以计量泵运行速度为基准，校对计量泵与主机、一至五牵伸、收卷的转速比例。校对完毕运行一段时间后，点击工控机上的“高速设定”开关，设定生产线高速运行速度，设定完毕后，点击工控机上的“高速”开关，生产线以设定的运行速度高速运行，在运行过程中观察校对生产线各电机转速比例是否与低速运行比例一致，通过改变工控机画面上的“高速设定”开关的设定值，观察生产线各电机的运行比例是否保持不变，若运行比例发生变化，可通过工控机画面上所对应的“给定微调”键进行校对。直到基本满足生产工艺要求为止。
　　空载运行过程中同时需要观察工控机上的各种监控运行参数、监控运行指示、生产线实时曲线、历史曲线、故障报警记录、模拟工艺配方的存储、调出使用，以及产量报表的模拟打印等工作状态符合生产工艺要求。
3）、带载联控调试
　　空载联控调试完毕后，可进行整机带载运行。一切准备就绪后，先点击工控机画面上的“低速准备”键，生产线低速运行，进行拉丝工作，棕丝（共120根）由机头模口挤出，向下经过水箱引出到一牵、二牵、三牵、四牵、五牵后绕辅助收卷盘上，然后分丝（2根一组）到每台收卷轴上，分丝后由前至后检查排除断丝、乱丝。一切前期工作完毕即可开高速运行，点击工控机画面上的“高速运行”键，设定“车速给定量”、“压力”值给定量，生产线开始高速运行。运行过程中通过修改“压力”、各电机的“微调%”及一至五牵“温度设定值”来调整棕丝成品质量。当棕丝质量合格时，可进行工艺配方储存，方便以后生产同种规格棕丝随时调出使用。
　　带载运行若一切正常，即可进行正常生产，生产过程中应注意观察工控机上的各运行参数、实时曲线、故障报警等，以便随即调整。在1#生产线运行正常后，使用同种调试流程让2#生产线开机运行。当两条生产线同时开机时，把工控机画面切换到生产线全局运行监视画面同时对两条生产线进行运行监视。

5、 结束语
　　随着棕丝应用面和需求量的加大以及竞争的日益激烈，降低生产成本成为每个棕丝生产厂家迫在眉睫的问题。老式棕丝生产线一条线整机功率均在130KW左右，每台出丝在60根，生产线速度也不超过100米/分钟，而经过从新设计的棕丝生产线一条线整机功率仅有60KW，每台出丝在120根，生产线速度最高可达到120米/分钟。无论是在耗能方面或是在提高生产效率和产量方面，都为生产厂家提供了强而有力的竞争优势。因此采用工控机、变频器控制的棕丝生产线比以往老式棕丝生产线具有耗能低、效率高、可靠性强、操作方便简单及故障率低等优点。无论是新上生产线或改造旧生产线该控制方式都具有极大的推广价值。