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自動化技術(shù)在進(jìn)口退煮漂聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：1885 發(fā)布時間：2009-10-22
進(jìn)布--預(yù)洗--浸漬--漂白--后洗--烘干--出布其中進(jìn)布、出布單元由連續(xù)進(jìn)布裝置和連續(xù)出布裝置構(gòu)成;預(yù)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(jī)完成。
1 系統(tǒng)概述
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機(jī)在控制結(jié)構(gòu)上是一個典型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它采用*的交流變頻調(diào)速和微機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),達(dá)到了機(jī)臺之間的同步協(xié)調(diào)和廣調(diào)的速比范圍,實(shí)現(xiàn)了各種工藝參數(shù)的在線檢測和自動控制,提供了簡潔明了的人機(jī)界面。特別是采用了現(xiàn)場總線CANBUS 的通信技術(shù),大大提高了整臺機(jī)器的運(yùn)行可靠性和工作穩(wěn)定性。整臺設(shè)備集自動化、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)于一體,效率高,適用廣,屬同類設(shè)備中的*產(chǎn)品。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。
2 現(xiàn)場總線技術(shù)
現(xiàn)場總線是當(dāng)前自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。將其應(yīng)用到印染機(jī)械中,無疑對設(shè)備的運(yùn)動協(xié)調(diào)、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(xiàn)場總線中的一種。
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(yīng)用于各行各業(yè)。
由圖1 可見,Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)場級由可編程計(jì)算機(jī)控制器（ PCC） 和29臺變頻器組成CAN 局域網(wǎng)（根據(jù)傳動需要,其中2臺為Lenze 變頻器,其它為Siemens 變頻器） 。中間控制級PCC 通過CAN 總線,向變頻器發(fā)送頻率給定、起?？刂啤⒄崔D(zhuǎn)控制等控制信息,同時接收變頻器返回的狀態(tài)信息,如實(shí)際轉(zhuǎn)速、故障狀態(tài)等。在此采用現(xiàn)場總線的好處主要如下:
a） 節(jié)約成本。不用現(xiàn)場總線時,每臺變頻器需用電纜十幾根,而采用現(xiàn)場總線,只需4 根,費(fèi)用節(jié)省60 %以上,此外還可以大大節(jié)省I/ O 裝置等硬件數(shù)量及投資,并減少控制室的占地面積。
b） 提高可靠性。印染設(shè)備由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大,因而通信量大,所以通信質(zhì)量問題是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。現(xiàn)場總線設(shè)備由于其智能化、數(shù)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(shè)備選擇余地大?，F(xiàn)場總線屬開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)*公開,因此,用戶可自由選擇不同廠家的設(shè)備來集成系統(tǒng)。本設(shè)備為了與傳動系統(tǒng)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(xiàn)。實(shí)際調(diào)試時,用Siemens 代替Lenze 變頻器,設(shè)備運(yùn)行照常。
3 多電機(jī)同步技術(shù)
印染設(shè)備多為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,生產(chǎn)工藝要求調(diào)速,但對速度的精度要求不高。傳統(tǒng)的印染設(shè)備采用直流電機(jī)拖動,單元之間采用松緊架檢測張力,借助電子裝置調(diào)節(jié)電機(jī)速度。近幾年國內(nèi)外采用交流變頻異步電動機(jī)傳動取代直流電動機(jī)傳動,技術(shù)水平有了很大提高。但同步檢測調(diào)節(jié)單元仍沿用原有的松緊架結(jié)構(gòu)。這個環(huán)節(jié)成了新設(shè)備的故障多發(fā)點(diǎn),影響了其潛能的發(fā)揮。有人作過改進(jìn),但改進(jìn)工作主要集中在如何把松緊架的位置信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂朴玫碾娦盘柹?而沒有涉及到松緊架本身。Brubomatic EⅡ型退煮漂聯(lián)合機(jī)在電機(jī)同步技術(shù)上采用了多種無松緊架無張力傳感器同步運(yùn)行方案,現(xiàn)場觀測和實(shí)際使用的結(jié)果證明:它們不僅能很好的同步,而且張力能夠調(diào)節(jié)。
方法1 :大小電機(jī)法
一個單元用二臺電機(jī)拖動,一臺電機(jī)的功率大,另一臺電機(jī)的功率小。小電機(jī)可以提供一定的輔助驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,以改善張力的均勻性,但不足以單獨(dú)將設(shè)備驅(qū)動;大電機(jī)的功率足以將該單元驅(qū)動,決定了該單元的速度。
此法用在退煮漂聯(lián)合機(jī)的7 個水洗箱單元,每單元有二臺電機(jī)驅(qū)動,*臺電機(jī)功率715kW采用矢量控制速度模式;第二臺電機(jī)0175kW,采用矢量控制轉(zhuǎn)矩模式。二臺電機(jī)間不需要松緊架,同步*正常。
方法2 :一臺變頻器驅(qū)動多臺電機(jī)
如果幾個單元的功能和結(jié)構(gòu)相似,每個單元有一臺驅(qū)動電機(jī)而且功率不大,可以考慮使用一臺變頻器帶多臺電機(jī)。他們之間不需要松緊架,但主動輥的直徑應(yīng)略有差別,以保證必要的維持張力的線速度差。
此法用在退煮漂聯(lián)合機(jī)的蒸箱中。為了加強(qiáng)蒸煮效果,延長滯留時間,使用了很多轉(zhuǎn)動輥,其中一些為主動輥。他們的功能和結(jié)構(gòu)相似,采用一臺變頻器帶二臺或三臺電機(jī), 每臺電機(jī)的功率為0175kW。電機(jī)之間不需要松緊架,同步*正常。
4 新型可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)
可編程計(jì)算機(jī)控制器（ Programmable ComputerController ,簡稱PCC） 是奧地利貝加萊（B&R） 工業(yè)自動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)在于它分時多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它將整個操作界面分成數(shù)個不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級。其中優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級有著較短的循環(huán)掃描周期,而且每個任務(wù)等級可包括多個具體任務(wù),在這些任務(wù)中間可再細(xì)分其優(yōu)先權(quán)的高低。在這種操作系統(tǒng)的管理下,優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級總是先被執(zhí)行,剩余的時間里執(zhí)行優(yōu)先權(quán)較低的任務(wù)等級。一個多任務(wù)分時操作系統(tǒng)可以將比較重要任務(wù)的任務(wù)等級定義得高一些,如調(diào)節(jié)任務(wù)（由用戶自定義） ,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(bào)警處理任務(wù)、結(jié)果處理任務(wù)等。這樣整個控制系統(tǒng)便得到了優(yōu)化,具有較好的實(shí)時性。另外,多任務(wù)應(yīng)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(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn),節(jié)省開發(fā)時間,提高工作效率[1 ] 。
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機(jī)控制系統(tǒng)中,PCC發(fā)揮著主要控制作用。它除了通過CAN 總線與變頻器交換信息外,還負(fù)責(zé)其他所有模擬量、開關(guān)量的控制,并接受上位工控機(jī)的命令,同時上傳必要的狀態(tài)信息。PCC 與工控機(jī)之間以RS422 方式串行通信。軟件開發(fā)中PCC 操作系統(tǒng)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 具有分時多任務(wù)操作系統(tǒng)的工控機(jī)技術(shù)該控制系統(tǒng)中,上位監(jiān)控級主要完成人機(jī)對話功能,包括給定值設(shè)定、實(shí)際值在線監(jiān)測、故障報(bào)警等傳統(tǒng)功能。由一臺帶觸屏彩顯的貝加萊工控機(jī)Provit2200 實(shí)現(xiàn)。與眾不同的是,該觸屏彩顯面板上有24 個功能鍵,每鍵左上方帶有LED 指示燈,這些“硬”鍵可作為屏內(nèi)觸摸鍵的擴(kuò)展,也可實(shí)現(xiàn)某些特殊功能,如燈光報(bào)警等。同時貝加萊工控機(jī)支持232、422/ 485、CAN、并行口等多種通信方式,大大方便了系統(tǒng)互連與擴(kuò)展。
工控機(jī)操作系統(tǒng)選用分時多任務(wù)操作系統(tǒng)Automation Runtime ,同PCC 的操作系統(tǒng)PCC SW 一樣,用戶應(yīng)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(jī)也可以很方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。尤其重要的是,工控機(jī)操作系統(tǒng)也支持梯形圖等PCC 所有的編程語言,這就為上、下位機(jī)任務(wù)的合理分配,特別是開關(guān)量的處理提供了很大的靈活性。
6 結(jié) 語
Brubomatic E Ⅱ型退煮漂聯(lián)合機(jī)采用了*的現(xiàn)場總線通信技術(shù)、無松緊架無張力傳感器多電機(jī)同步技術(shù)、具有分時多任務(wù)操作系統(tǒng)的PCC 控制技術(shù)及具有PCC 控制功能的工控機(jī)技術(shù)。正是這些自動化技術(shù)的應(yīng)用,使得該設(shè)備投入生產(chǎn)以來,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,未發(fā)生任何故障影響生產(chǎn)。