如何对伺服电机实施理想控制

本文介绍了变频器在进口地毯纺织机械中如何实现变频调速和自动化改造，描述了地毯机利用变频器控制定位、慢启动、运行过程中的变速过程。满足纺织工艺的要求，大大提高了纺织质量，减轻了操作工人的劳动强度。

　　一、引言

　　变频器以其优异的调速和起、制动性能，高效和显著的节电效果，以及广泛的应用领域等诸多优点，而被国内外公认为最理想、最有发展前途的调速方式。变频器作为一种高新技术的产品，兼有节能与环保（当今世界经济发展的两大主题）的特点，越来越受到重视，并逐渐取代直流调速，在传动系统中具有举足轻重的地位。近年来随着纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，交流变频调速已成为一种趋势。在大多数新开发的纺织机械产品中几乎无一离外地应用了交流异步电动机变频调速装置。

　　中国许多纺织厂现有的纺机大多属八、九十年代从国外进口，尤其以美国、英国、日本为多。此设备较陈旧，自动化水平不高。而现在生产的新设备中，基本上实现了机电一体化，集中控制系统，生产效率和质量都得到了极大的提高，可设备费用相当昂贵。现在广大工控人士对纺织机械的自动化和变频改造都给予极大的关注。

　　二、地毯机变频改造的工作原理

　　此地毯机为80年代美国生产，整个电气控制结构较简单，自动化水平低，工人劳动强度大。在参考现代进口纺机的工作原理和工艺要求后。我们对此设备进行了下例技术改造。

　　选用一台变频器DNV3100系列15KW的变频器（配制动电阻）同步控制两台5.5KW主轴电机，辅助以欧姆龙的光电开关、施迈赛的安全拉线开关、德国P+K接近开关等检测元件，控制全机的开机、停机、报警及满纱、落纱等工作。

　　1、 变频器调速的工作过程

　　纺机需要一个慢启、慢停，断纱、满纱精确停车过程，变频器调速的整个工艺流程如

　　2、开机、停机工艺实现

　　电机在运转前需提示2s，用一60分贝的蜂鸣器在开机前鸣叫2s，以提示操作工人把手退出针工作区。为了克服在启动时启动无力和不平滑的缺点，将启动频率设定为6hz，适当提高启动转矩，同时把变频器的另一种功能即S曲线加入到启动过程中，这样它既有慢启动的功能又有比较圆滑的启动过程，让人感觉得到从低速上升过程中的速度变化。这样解决了直接启动中电机经常烧坏的问题，又防止了粗纱细节和断头的产生。

　　断纱停车、满纱停车或安全保护停车时，同样使用S曲线的减速过程。粗纱机停车还有一个特殊的要求就是锭翼定位停，机器每次减速停车后锭翼停在同一个位置上，针退出布层，离布面3mm处（精度在1%内），以便操作工的操作。我们利用变频器的可编程输入输出端子和PLC编程可实现这技术要求关键点。具体过程是这样，变频器在减速停车到设定频率6hz时，利用可编程继电器输出一个信号给PLC，PLC判断信号后输出一个点动信号给变频器，保持6hz低速运行一定时间。此时光电接近开关开始工作，检测安装在锭翼轮的位置检测点，检测输出开关量信号给 PLC ，轮旋转一周PLC计数一次，记数满两次后，PLC输出一个信号给变频器关断输出，同时电磁离合器动作。

　　3、变频点动实现

　　点动频繁是地毯机的又一特点，地毯机的点动只要按着点动按扭将保持一定频率运行，这种低速运行是为了操作、试针、维修等方便。要求低速运行，并可在任意位置停车。但是变频器不能长期工作在6hz以下，而且连续、频繁的点动会引起过电流保护。我们在PLC里加入判断程序，就是在一定时间内，连续点动只响应一次。点动时，我们不要求准确位置停车，所以我们在PLC编程中加入另一判断程序，判断是点动还是正常运行。如是点动，将不响应提示音，接近开关不工作，电磁离合器继续工作。PLC因为其丰富的可编程序指令，完全可以实现这些功能。递恩电气变频器也有着完善的可编程外控端子输入输出，可以方便的和PLC实现连接。变频器外控端子接线图如下所示：

　　4、急停系统

　　在此次设备改造中我们增加了许多功能：在设备前后各安装一个安全拉线开关，当紧急情况下工人可方便的拉动拉线，让电机立即快速停下来。我们选择了光纤式光电传感器作为检测断线用，当断线后，线头飘过光电检测区域，光电开关动作，输出一个信号给PLC。PLC发出警告并停机。

　　由于锭翼旋转具有一定的惯性，且设备运行中不断有快速停车过程，变频器加一个制动电阻实现能耗制动，保证变频器不会过压保护。

　　三、效果分析

　　递恩电气变频器设备经改造投入运行后，工作稳定可靠，操作方便，取得了显著的经济效益。采用变频调速后，可以根据需要调节电机转速，提高生产效率。电机稳定运行，毯面质量明显提高，而且能实现准确的位置停车后，织出的地毯上再没有停机留下的痕迹。 安全保护系统完善，工人劳动强度大大减轻。

　　四、结束语

　　随着自动化水平的不断提高，生产设备越来越先进，产品质量不断提高。只有质量好的产品在市场竞争中才能立于不败之地。而我国现有的纺织设备都比较陈旧，而进口先进设备价额贵。利用变频器、PLC等自动化技术对现有的设备进行改造，既可以节省设备成本又可以提高产品质量和生产效率。