基于PLC与工程型变频器的浆纱机张力控制

1 引言

浆纱机的张力大小直接影响产量。旧式浆纱机采用机械式传动机构，张力调节范围较窄。随着设备的老化机械零件的磨损，张力逐渐下降。更换机械零件不便及费用的居高不下促使企业下决心对其进行改造。

(1)改造对象：浆纱机——大雅兴业股份有限公司生产。

(2)改造思路：改造浆纱机织轴张力控制系统由变频器控制，使其张力大小易于调节;改造控制系统，使其半自动化，更易控制、方便监视、减少维修量。

2 改造方案

将浆纱机织轴张力控制系统由原来的机械张力控制改为由艾默生plc、变频器td3300系统集成控制。拆除浆纱机织轴的机械传动装置，将原浆纱机动力电机(22kw)经新增传动减速装置直接拖动浆纱机织轴，新增一普通电机(11kw)取代原动力电机拖动原系统的其他部分(精轴、锡林、压辊等)。保留浆纱机上的一次传感器。电控系统改造方案如图1所示。主要新增设备如表1所示。

表1 新增设备表

3 方案实施

3.1 砂浆机工艺参数

大雅浆纱机设备及工艺参数：车速(线速度)2~60米/分。一般正常车速38米/分。张力2000~5000牛/米。织轴空芯卷径116mm、220mm两种。织轴最大卷径(满轴)小于500mm。主电机 y系列普通电机 4极 11kw。织轴电机 y系列普通电机 4极22kw。

图1 变频张力控制系统

3.2 传动参数设计

(1)计算张力电机到织轴的减速比：减速比=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/最大车速(线速)=(0.116×3.14×1460)/60=8.87

(2)复核电机功率：电机功率>=(最大张力×电机额定转速×最大织轴半径)/(传动比×9549)=(5000×1460×0.25)/(8.87×9549)=21.5kw

(3)确定参数：经计算减速比应确定为8.8左右。厂方在改造时受自身条件影响，决定将减速比提高到13.15。最大车速=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/减速比=(0.116×3.14×1460)/13.15=40.46经厂方确认最大车速满足工艺要求。随确定减速比为13.15。速度编码器选用600线旋转编码器，一并交厂方安装。(建议旋转编码器选用600线以上产品，太低影响系统性能;安装时要小心不要对其实施太大的冲击，以免损毁。)

(4)主变频器参数设定(如表2)：根据浆纱机实际情况张力控制系统的主机变频器选择无速度反馈开环矢量控制方式的td3000-t40110g变频器。变频器采用端子控制。

表2 主变频器参数设定表：(未涉及的参数采用出厂设定)

(5)张力变频器参数设定(如表3)：张力变频器(td3300-4t0300g)采用开环张力转矩模式(f3.06=3)，线速度采于主变频器的运行频率输出。控制方式同样采用端子控制方式。

表3 张力变频器参数表：(未涉及的参数采用出厂设定)