FLC和变频器在管绞机中的应用

2 本控制系统的核心 2 .1 线 速 度 的 检 测
线 速 度 是 个与 时 间 相 关 的 量，容 易因 为 速 度 的 变 化 导 致 检 测 时 间的 不 稳 定，进 而导致前一个检测的数值和后一个检测的 数 值 波 动 很 大，这 样 检 测 的 平均 值求 出来 并不准 确，不 能 很 准 确 的反 应 真 实 的 线 速 度，所 以 最 后 选 择了10 0 0 脉冲的 光 栅 编 码 器，线 速 度 检 测 时 间为1 s 。 2.2 负载特性
3 F C 3 01的应 用 变频器几个重要参 数的设定：参 数10 0
设 为闭 环 控 制，电 机带 编 码 器 采 用 的 是 闭 环矢 量 控 制，通常 带 编 码 器 的 矢 量 控 制 变 频器动态性能和稳态精度都要比无编码器 的开环矢量 控制好很多。参 数101特 性曲线 设 成U/ F曲线，在多台电 机 要求 同 步 的 前 提下 U/ F曲线比VCC+ 特 性 更 适合实际生 产。参 数10 3设 为 恒转 矩，转 矩必 须恒 定， 不 恒 定 就 无 从 同 步。参 数 3 41 速 度 上 升 斜 坡、参 数3 42速度下降 斜坡，这个 时间需 要 拉长 至设 备启 动 时 和 停止 时变 频器不 报 过 电 流 警 报 最 好，因 为 设 备启 动 一 刹 那 电 机 要 瞬 间 通 过 很 大电 流 来 获 得 一 个启 动 转 矩 ，电 机 制 动 时 能 量 回 馈 给 变 频 器，这 时 变 频器 母 线 上电 流 会上 升 到 一 个 危 险 的 程 度，所 以 必 须 拉长 升 降 速 时 间来 尽量 降 低 电 流 值，保 证设 备 的 安 全 稳 定 。
FC301变频器控制，整体构成一个小型的控制系统。
关键词：西门子S7-200 FC301变频器 绕包
中图分类号：TN77
文献标识码：A
文章编号：1674-098X（2012）11（b）-0051-01
管 绞 机 是 一种 高速 旋 转、每 分 钟 筒 体 最 高 接 近 6 0 0 转 的 绞 线 机 械，绕 包 是电 缆 行业 必 不 可少 的 一 个 环 节，主 要 是 在半成 品电 缆 上 绕 上 耐火 材 料或 者 是 钢 带、铜 带、 PVC带之类，抵 抗电缆老化、耐火、或 提高 电缆的电磁屏蔽效果。
1 控制系统构成 系 统 网 络 构成 和 硬 件 配 置 如 图1：
ဇோጱS7-200PLC +EM235કቛఇ੷
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KTP177A 1#FC301Վೕഗ 2#FC301Վೕഗ 3#FC301Վೕഗ ‫ة‬ఄೡ DŽዷ‫ۉ‬ऐ1Dž DŽዷ‫ۉ‬ऐ2Dž DŽජԈ‫ۉ‬ऐDž
图1
系统 人 机 界面 采 用了 K T P17 7A 触 摸 屏，主 要 是 考虑了管 绞 机 要求 实 现 功 能 比 较 简 单，不用 太多 的 数 据 量 反馈 到 界 面 上， 操 作 的人 只 用 关 注 线 速 度、筒 体 转 速、主 机 速 度、线 缆 米数 几个重要 的 量，K T P17 7A 简 单 实 用，很 简 单 的 编 辑 就 是 实 现了 I /O 量 输 入 输出，故 障 报警 等 功 能 。计 米 和 线 速度传感器采用旋 转编 码器，由S 7-2 0 0 的 高速计数口送 入 P L C。统计数 据 值 乘 以修 正 系 数（由 计 米 轮 径 和 编 码 器 线 数 决 定） 即为 计 米 值 。单位 时 间内高 速计 数器 的 计 数值即为 线 速 度。计 米 值 和 线 速 度 通 过 触 摸 屏显 示。FC3 01变 频器与 P L C 的 扩展 模 块 E M 2 35相 连 接，E M 2 35 有4 个模 拟 量 输 入口，采 用 其 中 的 一 组作为 操 作 台上 的 电位 器速度给定，其他 三 组作为3台变频器转 速 反馈值，反馈到界面供 操作者观察，有一组 模拟 量 输出口，作为1#、2#主机变频器速 度 给 定 输出。绕 包 转 速由 旋 转编 码 器所 获 取 的 线 速 度 为 依 据，在 屏 幕上 定 义一 个 输 入 文 本 框 为 绕 包节 距 值，通 过 线 速 度 / 节 距 /传 动 比 来 确 定 出 绕 包 电 机 的 转 速，这 样 就可 以实 现 三台电 机 基 本 同 步。牵 引 是 传 统 的 3 6 级变 速，这 样可 以更 好 的 通 过 档 位 来 确 定实 时 的 线 速 度，进 一步确 定 线 缆 的 节 距，保证 绞 线 满 足 工 艺 要求 的 前 提下 来 调 节 绕 包 的 节 距，方 便 操 作，简 单 直 接。 本 方案比 机 械传 动 的 绕 包 最 大优 势在于， 由于 绕 包节 距 是 个 输 入值，只 用 限 定一 个 上下限，可调范围大，调节只需 要在人机 界 面中设 定即可，省去了R S 4 85通讯，节约了 成 本。
对于筒体来说，2台相同的电机 通 过筒 体刚性 连接，2台变频器和电机因为制造的 原因，参 数不可能完全相同，两台电机负载 分 配 是 个必 须 要考虑 的 问 题，如 果 两台 负 载 不 均，可 能 在 拖 动 过 程中会 导 致一 台 过 热 另 一 台 负 载 不足，出现电 机 烧 毁 现 象 。 本系统采用的解决方法是带动筒体的两台 电 机 变 频器 采 用同 样 的 给 定值驱 动，通 过 变 频器反馈 值 来 校 正电 机 实 时 转 速，来实 现调 整 两台电 机 转 速一 致，F C 3 01变 频器 具 有良 好 的 开环速 度 控 制 和 带编 码 器的反 馈 速 度 控 制；筒 体 两台电 机 都 带 有编 码 器 反馈回变 频器 来 进行 闭 环 控 制，绕 包电 机 也带 有编 码 器反馈，这 样 绕 包电 机 转 速 可 以 更 加 稳 定，编 码 器不仅可 以 提 供 高 精度 的 转 速，还 可 以 改善 速 度 和 转 矩 的 动态 性 能，变 频 器 还 配 置了制 动 电 阻，以保 证 在 降 速 或 者 停 车 时变 频器 有 着良 好 的 相 应，消 耗电 机 发电 状 态 的 能 量。
工业技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ科技创新导报 2012 NO.32
Science and Technology Innovation Herald
PLC和变频器在管绞机中的应用
穆垚 （合肥神马科技集团有限公司 安徽合肥 230601)
摘 要：本系统由西门子S7-200PLC，通过扩展模块EM235与2台FC301变频器连接；以PPI组网与KTP177A触摸屏连接；绕包部分由另一个