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自動(dòng)化技術(shù)在進(jìn)口退煮漂聯(lián)合機中的應用
點(diǎn)擊次數：1820 發(fā)布時(shí)間：2009-10-22
進(jìn)布--預洗--浸漬--漂白--后洗--烘干--出布其中進(jìn)布、出布單元由連續進(jìn)布裝置和連續出布裝置構成;預洗,即浸漬前的洗滌,由前3 臺水洗箱組成;浸漬后的漂洗,即后洗,由后4 臺水洗箱組成;浸漬工序在浸漬槽中完成對化學(xué)藥品的浸漬;漂白工序在有鋼型履帶的蒸箱中完成;烘干工序由3套筒形干燥機完成。
1 系統概述
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機在控制結構上是一個(gè)典型的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。它采用*的交流變頻調速和微機控制、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù),達到了機臺之間的同步協(xié)調和廣調的速比范圍,實(shí)現了各種工藝參數的在線(xiàn)檢測和自動(dòng)控制,提供了簡(jiǎn)潔明了的人機界面。特別是采用了現場(chǎng)總線(xiàn)CANBUS 的通信技術(shù),大大提高了整臺機器的運行可靠性和工作穩定性。整臺設備集自動(dòng)化、計算機、網(wǎng)絡(luò )、通信技術(shù)于一體,效率高,適用廣,屬同類(lèi)設備中的*產(chǎn)品。其控制系統結構框圖如圖1 所示。
2 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)
現場(chǎng)總線(xiàn)是當前自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。將其應用到印染機械中,無(wú)疑對設備的運動(dòng)協(xié)調、可靠、產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。CAN （Controller AreaNetwork） ,即控制器局域網(wǎng),是現場(chǎng)總線(xiàn)中的一種。
由于其高性能、高可靠性,國外許多大公司的工控產(chǎn)品都采用了這一技術(shù),應用于各行各業(yè)。
由圖1 可見(jiàn),Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機控制系統現場(chǎng)級由可編程計算機控制器（ PCC） 和29臺變頻器組成CAN 局域網(wǎng)（根據傳動(dòng)需要,其中2臺為L(cháng)enze 變頻器,其它為Siemens 變頻器） 。中間控制級PCC 通過(guò)CAN 總線(xiàn),向變頻器發(fā)送頻率給定、起?？刂?、正反轉控制等控制信息,同時(shí)接收變頻器返回的狀態(tài)信息,如實(shí)際轉速、故障狀態(tài)等。在此采用現場(chǎng)總線(xiàn)的好處主要如下:
a） 節約成本。不用現場(chǎng)總線(xiàn)時(shí),每臺變頻器需用電纜十幾根,而采用現場(chǎng)總線(xiàn),只需4 根,費用節省60 %以上,此外還可以大大節省I/ O 裝置等硬件數量及投資,并減少控制室的占地面積。
b） 提高可靠性。印染設備由于結構復雜、體積龐大,因而通信量大,所以通信質(zhì)量問(wèn)題是產(chǎn)品質(zhì)量的保證?，F場(chǎng)總線(xiàn)設備由于其智能化、數字化,從根本上提高了測量與控制的精度,減少了傳送誤差。
c） 設備選擇余地大?，F場(chǎng)總線(xiàn)屬開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò ),所有技術(shù)和標準*公開(kāi),因此,用戶(hù)可自由選擇不同廠(chǎng)家的設備來(lái)集成系統。本設備為了與傳動(dòng)系統配套,選用了Siemens 和Lenze 兩種變頻器,網(wǎng)絡(luò )通信很容易實(shí)現。實(shí)際調試時(shí),用Siemens 代替Lenze 變頻器,設備運行照常。
3 多電機同步技術(shù)
印染設備多為恒轉矩負載,生產(chǎn)工藝要求調速,但對速度的精度要求不高。傳統的印染設備采用直流電機拖動(dòng),單元之間采用松緊架檢測張力,借助電子裝置調節電機速度。近幾年國內外采用交流變頻異步電動(dòng)機傳動(dòng)取代直流電動(dòng)機傳動(dòng),技術(shù)水平有了很大提高。但同步檢測調節單元仍沿用原有的松緊架結構。這個(gè)環(huán)節成了新設備的故障多發(fā)點(diǎn),影響了其潛能的發(fā)揮。有人作過(guò)改進(jìn),但改進(jìn)工作主要集中在如何把松緊架的位置信號轉變?yōu)榭刂朴玫碾娦盘柹?而沒(méi)有涉及到松緊架本身。Brubomatic EⅡ型退煮漂聯(lián)合機在電機同步技術(shù)上采用了多種無(wú)松緊架無(wú)張力傳感器同步運行方案,現場(chǎng)觀(guān)測和實(shí)際使用的結果證明:它們不僅能很好的同步,而且張力能夠調節。
方法1 :大小電機法
一個(gè)單元用二臺電機拖動(dòng),一臺電機的功率大,另一臺電機的功率小。小電機可以提供一定的輔助驅動(dòng)轉矩,以改善張力的均勻性,但不足以單獨將設備驅動(dòng);大電機的功率足以將該單元驅動(dòng),決定了該單元的速度。
此法用在退煮漂聯(lián)合機的7 個(gè)水洗箱單元,每單元有二臺電機驅動(dòng),*臺電機功率715kW采用矢量控制速度模式;第二臺電機0175kW,采用矢量控制轉矩模式。二臺電機間不需要松緊架,同步*正常。
方法2 :一臺變頻器驅動(dòng)多臺電機
如果幾個(gè)單元的功能和結構相似,每個(gè)單元有一臺驅動(dòng)電機而且功率不大,可以考慮使用一臺變頻器帶多臺電機。他們之間不需要松緊架,但主動(dòng)輥的直徑應略有差別,以保證必要的維持張力的線(xiàn)速度差。
此法用在退煮漂聯(lián)合機的蒸箱中。為了加強蒸煮效果,延長(cháng)滯留時(shí)間,使用了很多轉動(dòng)輥,其中一些為主動(dòng)輥。他們的功能和結構相似,采用一臺變頻器帶二臺或三臺電機, 每臺電機的功率為0175kW。電機之間不需要松緊架,同步*正常。
4 新型可編程計算機控制器技術(shù)
可編程計算機控制器（ Programmable ComputerController ,簡(jiǎn)稱(chēng)PCC） 是奧地利貝加萊（B&R） 工業(yè)自動(dòng)化公司推出的新一代PLC。同其他品牌的PLC 相比,PCC 的zui大特點(diǎn)在于它分時(shí)多任務(wù)的操作系統。它將整個(gè)操作界面分成數個(gè)不同優(yōu)先權的任務(wù)等級。其中優(yōu)先權高的任務(wù)等級有著(zhù)較短的循環(huán)掃描周期,而且每個(gè)任務(wù)等級可包括多個(gè)具體任務(wù),在這些任務(wù)中間可再細分其優(yōu)先權的高低。在這種操作系統的管理下,優(yōu)先權高的任務(wù)等級總是先被執行,剩余的時(shí)間里執行優(yōu)先權較低的任務(wù)等級。一個(gè)多任務(wù)分時(shí)操作系統可以將比較重要任務(wù)的任務(wù)等級定義得高一些,如調節任務(wù)（由用戶(hù)自定義） ,例外任務(wù)（由條件產(chǎn)生的中斷觸發(fā)） ,中斷任務(wù)（由硬件產(chǎn)生的中斷觸發(fā)） ,而較一般的任務(wù)可以定義其任務(wù)等級低一些,如報警處理任務(wù)、結果處理任務(wù)等。這樣整個(gè)控制系統便得到了優(yōu)化,具有較好的實(shí)時(shí)性。另外,多任務(wù)應用程序可以很方便地由多人分工合作完成,并行操作,非常有利于結構化程序設計的實(shí)現,節省開(kāi)發(fā)時(shí)間,提高工作效率[1 ] 。
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機控制系統中,PCC發(fā)揮著(zhù)主要控制作用。它除了通過(guò)CAN 總線(xiàn)與變頻器交換信息外,還負責其他所有模擬量、開(kāi)關(guān)量的控制,并接受上位工控機的命令,同時(shí)上傳必要的狀態(tài)信息。PCC 與工控機之間以RS422 方式串行通信。軟件開(kāi)發(fā)中PCC 操作系統版本為PCC SW2125 ,編程工具采用基于Windows 的Automation Studio211 ,分別對B&RPCC 和IPC 進(jìn)行編程。PCC 控制軟件
任務(wù)分布如表1 所示。
5 具有分時(shí)多任務(wù)操作系統的工控機技術(shù)該控制系統中,上位監控級主要完成人機對話(huà)功能,包括給定值設定、實(shí)際值在線(xiàn)監測、故障報警等傳統功能。由一臺帶觸屏彩顯的貝加萊工控機Provit2200 實(shí)現。與眾不同的是,該觸屏彩顯面板上有24 個(gè)功能鍵,每鍵左上方帶有LED 指示燈,這些“硬”鍵可作為屏內觸摸鍵的擴展,也可實(shí)現某些特殊功能,如燈光報警等。同時(shí)貝加萊工控機支持232、422/ 485、CAN、并行口等多種通信方式,大大方便了系統互連與擴展。
工控機操作系統選用分時(shí)多任務(wù)操作系統Automation Runtime ,同PCC 的操作系統PCC SW 一樣,用戶(hù)應用程序分為循環(huán)任務(wù)和非循環(huán)任務(wù)兩種。循環(huán)任務(wù)的任務(wù)等級分配也同PCC *相同。因此,工控機也可以很方便地進(jìn)行結構化程序設計。尤其重要的是,工控機操作系統也支持梯形圖等PCC 所有的編程語(yǔ)言,這就為上、下位機任務(wù)的合理分配,特別是開(kāi)關(guān)量的處理提供了很大的靈活性。
6 結 語(yǔ)
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機采用了*的現場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)、無(wú)松緊架無(wú)張力傳感器多電機同步技術(shù)、具有分時(shí)多任務(wù)操作系統的PCC 控制技術(shù)及具有PCC 控制功能的工控機技術(shù)。正是這些自動(dòng)化技術(shù)的應用,使得該設備投入生產(chǎn)以來(lái),運行穩定可靠,未發(fā)生任何故障影響生產(chǎn)。