变频器使粗纱机实现稳定控制

　　赛特环球机械（青岛）有限公司生产粗纱机有20多年的历史。公司在1986年消化吸收了日本丰田FL16的技术，成功开发了中国第一台高速悬锭粗纱机。2001年，公司又开发成功了四电机电脑粗纱机，成为国内最早生产电脑粗纱机的厂家。
　　随着纺纱设备技术的发展，原来由单变频驱动的粗纱机可以改为四变频分别驱动其机械传动单元，形成电气的集散化控制，灵活高效地将粗纱机的控制方式改进更新，使机械传动系统大大简化，适应了市场需求。
　　由于粗纱机纺纱的特殊要求，粗纱机常年不间断工作，需要频繁启动、点动，容易造成粗纱细节，直接影响产品质量。而且控制四变频电脑粗纱机的任何一个变频器出现故障，都会造成烂纱和打头，这就要求所使用的变频器具有很高的可靠性。同时，如果在纺纱过程中电源突然中断，4个电机若不能受控停车，也会造成粗纱的打头。可见，在四变频电脑粗纱机的控制过程中各电机的同步性和可靠性是至关重要的。
　　粗纱机的变频控制
　　赛特环球生产的粗纱机最早采用两变频和两伺服的控制方式来完成，但这种控制方式相对比较复杂，成本较高，在市场上没有竞争力，而且也不能有效解决电源突然中断时粗纱打头的现象。变频技术的发展使四电机电脑粗纱机使用4个变频器来完全取代伺服控制成为可能。经过长时间的论证和实验，赛特环球选用了丹麦丹佛斯（DANFOSS）生产的FC300系列变频器。
　　凭借在行业内多年的经验和应用知识，丹佛斯传动部能够提供可靠的、用户友好的变频器来满足来自不同行业和领域的客户需要，其标准化的模块设计具有极大的灵活性，能够在短时间内实现所需要的功能。
　　FC300系列变频器在纺织行业里有很广泛的应用，尤其在进口的欧洲纺机上得到非常成功的应用。该系列变频器采用异步伺服控制方式，具有很高的控制精度和可靠性。它的使用还大大增加了整个机器运行的稳定性、可靠性及灵活性，使故障率降到最低水平。
　　AutomationDrive代表了一种理念，即通过单台或多台变频器在从标准到伺服的整个运行范围内控制任何机器或生产线。智能化的即插即用技术和无可比拟的可靠性，让变频器操作变得更加简单。
　　VLTFC300系列是一款全能型的变频器，具有可靠、精确的负荷处理功能，能够估计实际负载所产生的电机电流，并进行补偿，使设备运行平缓；内置了智能逻辑控制器，可进行简单的PLC功能和数据计算功能，实现电机的自动控制；具有能量储备功能，可使用动能产生的功率在发生掉电时控制减速；选装的MCO305控制卡是一种综合可编程运动控制器，它使变频器增加了更多的功能性和灵活性。配置了MCO305运动控制器，VLTAutomationDrive就成了智能变频器，以高精度的动态控制、同步控制（电子轴）、定位和电子凸轮控制，实现各种复杂的系统应用。
　　控制系统的设计
　　当粗纱机由单变频转向四变频驱动时，部分机械连接可以取消，由电气传动取代。四变频所驱动的部分分别为罗拉、锭翼、筒管（卷绕）和龙筋，其电机功率大约分别为3千瓦、5.5千瓦、11千瓦和0.75千瓦；对应其电机功率和负载状况，其变频器的功率选择为4千瓦、7.5千瓦(锭翼的满车负载率可能在90%以上，考虑到其启动、停止状态，其变频器驱动功率应放大)、11千瓦，升降电机选用1.5千瓦变频器。
　　在实际的运行过程中，对粗纱机的要求是保证纱线的线速度恒定，并且按照标准成形。根据以上各驱动单元分析，当使用前罗拉或锭翼为主机的时候，则需要另外一个和筒管保证同主机的线速度一致，折合机械齿轮系数，则需要这3个传动单元具有带电子齿轮比的同步功能。另外，龙筋驱动部分对于主机的跟随体现在线速度跟随，但是位置状态根据工艺成型需求进行设定跟随。
　　根据上述的系统说明，其技术要点在于除龙筋外的3个驱动单元根据电子齿轮比保证严格的角同步、龙筋的速度同步和位置关系。根据其机械运行规律来说，对于多单元同步驱动的要点则在于除正常运行状态外的点动、起动、停止状态的同步跟随性能和断电时的多单元同步功能。在主回路连接上，筒管主回路连接电网，通过筒管变频器的直流母线端子连接其他几台变频的直流端子，中间可连接熔断器用于保护变频器。为了保证同步性能，负载较为稳定的锭翼作为主机，其编码器信号（主机位置信号）通过其编码器二口连接至其它驱动部分的编码器二口，从机的编码器一口连接本身电机的编码器信号做速度闭环，再根据编码器二口上的主机位置信号做同步运行。
　　与粗纱机匹配更好
　　目前，国内四电机粗纱机的变频器主要采用一些通用的矢量型变频器，如施耐德公司生产的ATV71系列、三菱公司的FR500系列。这些通用矢量型变频器是为满足不同行业的需求而设计，通用性强、功能多，但因为不是针对纺机行业来量身定做的，在粗纱机的应用上还存在一些问题。
　　DANFOSS变频器采用异步伺服控制方式，启动时没有爬行现象，可有效防止开停车的粗纱细节问题，并且各电机的同步采用角速度同步，同步精度高。而通用矢量型变频器的同步采用速度同步或位置同步，同角速度同步相比同步精度要差，尤其是启动和停止时会有较大的同步误差，影响成纱的质量。
　　DANFOSS变频器采用特殊的断电停车控制方式，利用能量反馈，不加任何储能装置来保证4个电机的突然掉电的同步，防止纱线的打头。而现在粗纱机上使用的变频器大多数要使用电容、蓄电池等储能装置，这些储能装置的容量会随时间的变化而下降，最后失去断电同步停车的作用。
　　赛特环球将DANFOSS变频器应用到四电机电脑粗纱机的控制上，收到了很好的效果，产品质量有了显著提高，四电机电脑粗纱机易出粗纱细节的问题得到了彻底解决，变频器参数调整方便、同步性能好、故障率低、节电效果明显。目前，赛特环球将该同步运行系统申请了国家发明专利（专利号为：200510045181.0）。使用DANFOSS变频控制系统的四电机电脑粗纱机在客户的使用中得到了客户的高度评价，目前已成为赛特环球的主力机型，并且已出口到印度、巴基斯坦等国家。(赛特环球机械（青岛）有限公司刘增喜崔桂华)