如何對伺服電機實施理想控制

本文介紹了變頻器在進口地毯紡織機械中如何實現(xiàn)變頻調(diào)速和自動化改造，描述了地毯機利用變頻器控制定位、慢啟動、運行過程中的變速過程。滿足紡織工藝的要求，大大提高了紡織質(zhì)量，減輕了操作工人的勞動強度。

　　一、引言

　　變頻器以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動性能，高效和顯著的節(jié)電效果，以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域等諸多優(yōu)點，而被國內(nèi)外公認(rèn)為最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻器作為一種高新技術(shù)的產(chǎn)品，兼有節(jié)能與環(huán)保（當(dāng)今世界經(jīng)濟發(fā)展的兩大主題）的特點，越來越受到重視，并逐漸取代直流調(diào)速，在傳動系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位。近年來隨著紡織機械機電一體化技術(shù)水平的不斷提高，交流變頻調(diào)速已成為一種趨勢。在大多數(shù)新開發(fā)的紡織機械產(chǎn)品中幾乎無一離外地應(yīng)用了交流異步電動機變頻調(diào)速裝置。

　　中國許多紡織廠現(xiàn)有的紡機大多屬八、九十年代從國外進口，尤其以美國、英國、日本為多。此設(shè)備較陳舊，自動化水平不高。而現(xiàn)在生產(chǎn)的新設(shè)備中，基本上實現(xiàn)了機電一體化，集中控制系統(tǒng)，生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到了極大的提高，可設(shè)備費用相當(dāng)昂貴?，F(xiàn)在廣大工控人士對紡織機械的自動化和變頻改造都給予極大的關(guān)注。

　　二、地毯機變頻改造的工作原理

　　此地毯機為80年代美國生產(chǎn)，整個電氣控制結(jié)構(gòu)較簡單，自動化水平低，工人勞動強度大。在參考現(xiàn)代進口紡機的工作原理和工藝要求后。我們對此設(shè)備進行了下例技術(shù)改造。

　　選用一臺變頻器DNV3100系列15KW的變頻器（配制動電阻）同步控制兩臺5.5KW主軸電機，輔助以歐姆龍的光電開關(guān)、施邁賽的安全拉線開關(guān)、德國P+K接近開關(guān)等檢測元件，控制全機的開機、停機、報警及滿紗、落紗等工作。

　　1、 變頻器調(diào)速的工作過程

　　紡機需要一個慢啟、慢停，斷紗、滿紗精確停車過程，變頻器調(diào)速的整個工藝流程如

　　2、開機、停機工藝實現(xiàn)

　　電機在運轉(zhuǎn)前需提示2s，用一60分貝的蜂鳴器在開機前鳴叫2s，以提示操作工人把手退出針工作區(qū)。為了克服在啟動時啟動無力和不平滑的缺點，將啟動頻率設(shè)定為6hz，適當(dāng)提高啟動轉(zhuǎn)矩，同時把變頻器的另一種功能即S曲線加入到啟動過程中，這樣它既有慢啟動的功能又有比較圓滑的啟動過程，讓人感覺得到從低速上升過程中的速度變化。這樣解決了直接啟動中電機經(jīng)常燒壞的問題，又防止了粗紗細(xì)節(jié)和斷頭的產(chǎn)生。

　　斷紗停車、滿紗停車或安全保護停車時，同樣使用S曲線的減速過程。粗紗機停車還有一個特殊的要求就是錠翼定位停，機器每次減速停車后錠翼停在同一個位置上，針退出布層，離布面3mm處（精度在1%內(nèi)），以便操作工的操作。我們利用變頻器的可編程輸入輸出端子和PLC編程可實現(xiàn)這技術(shù)要求關(guān)鍵點。具體過程是這樣，變頻器在減速停車到設(shè)定頻率6hz時，利用可編程繼電器輸出一個信號給PLC，PLC判斷信號后輸出一個點動信號給變頻器，保持6hz低速運行一定時間。此時光電接近開關(guān)開始工作，檢測安裝在錠翼輪的位置檢測點，檢測輸出開關(guān)量信號給 PLC ，輪旋轉(zhuǎn)一周PLC計數(shù)一次，記數(shù)滿兩次后，PLC輸出一個信號給變頻器關(guān)斷輸出，同時電磁離合器動作。

　　3、變頻點動實現(xiàn)

　　點動頻繁是地毯機的又一特點，地毯機的點動只要按著點動按扭將保持一定頻率運行，這種低速運行是為了操作、試針、維修等方便。要求低速運行，并可在任意位置停車。但是變頻器不能長期工作在6hz以下，而且連續(xù)、頻繁的點動會引起過電流保護。我們在PLC里加入判斷程序，就是在一定時間內(nèi)，連續(xù)點動只響應(yīng)一次。點動時，我們不要求準(zhǔn)確位置停車，所以我們在PLC編程中加入另一判斷程序，判斷是點動還是正常運行。如是點動，將不響應(yīng)提示音，接近開關(guān)不工作，電磁離合器繼續(xù)工作。PLC因為其豐富的可編程序指令，完全可以實現(xiàn)這些功能。遞恩電氣變頻器也有著完善的可編程外控端子輸入輸出，可以方便的和PLC實現(xiàn)連接。變頻器外控端子接線圖如下所示：

　　4、急停系統(tǒng)

　　在此次設(shè)備改造中我們增加了許多功能：在設(shè)備前后各安裝一個安全拉線開關(guān)，當(dāng)緊急情況下工人可方便的拉動拉線，讓電機立即快速停下來。我們選擇了光纖式光電傳感器作為檢測斷線用，當(dāng)斷線后，線頭飄過光電檢測區(qū)域，光電開關(guān)動作，輸出一個信號給PLC。PLC發(fā)出警告并停機。

　　由于錠翼旋轉(zhuǎn)具有一定的慣性，且設(shè)備運行中不斷有快速停車過程，變頻器加一個制動電阻實現(xiàn)能耗制動，保證變頻器不會過壓保護。

　　三、效果分析

　　遞恩電氣變頻器設(shè)備經(jīng)改造投入運行后，工作穩(wěn)定可靠，操作方便，取得了顯著的經(jīng)濟效益。采用變頻調(diào)速后，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，提高生產(chǎn)效率。電機穩(wěn)定運行，毯面質(zhì)量明顯提高，而且能實現(xiàn)準(zhǔn)確的位置停車后，織出的地毯上再沒有停機留下的痕跡。 安全保護系統(tǒng)完善，工人勞動強度大大減輕。

　　四、結(jié)束語

　　隨著自動化水平的不斷提高，生產(chǎn)設(shè)備越來越先進，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。只有質(zhì)量好的產(chǎn)品在市場競爭中才能立于不敗之地。而我國現(xiàn)有的紡織設(shè)備都比較陳舊，而進口先進設(shè)備價額貴。利用變頻器、PLC等自動化技術(shù)對現(xiàn)有的設(shè)備進行改造，既可以節(jié)省設(shè)備成本又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。