日立SJ300系列变频器在棕丝生产线中的应用

【摘 要】 本文主要介绍了采用工控机、日立SJ300系列变频器，在棕丝生产线机组的应用，棕丝生产线机组的设备配置、电气设计及控制原理、现场调试步骤。并作了棕丝生产线机组控制系统应用的前景分析。 【关键词】 工控机 变频器 挤出机 计量 牵伸 【Abstract】 The article has mainly introduced that application of using IPC and HITACHI SJ300 Inverter ,describing the equipment configuration,electric design,control theory and adjustment steps in-site in the group of Palm-fiber Product Line Machines. Furthermore,it also supplied an foreground analyze for the Line group contyol system applications. 【Key words】 IPC(lndustrial control computer) Inverter Extrusion Measure Pull stretch 1、 前言 　　目前国内用于生产工业用丝（造纸毛毯、滤网滤布、割草机等）和民用丝（降落伞绳、交警安全带、假发等）的棕丝生产线设备，拖动控制系统多为调速电机拖动控制，即使有少数厂家采用变频电机拖动控制，其控制方法也是通过模拟同步板实现同步，由于各牵伸电机距离较远，生产线在运行过程中存在很多不便之处。现在我公司采用一台工控上位机同时控制两条棕丝生产线，并对两调生产线的控制状态、运行参数进行监控调整。 2、系统基本构成及变频电气系统配置 1）、系统基本构成 　　每条棕丝生产线主要组成部分有：SJ65/28尼龙挤出机；计量泵；第一牵伸；第二牵伸；第三牵伸；第四牵伸；第五牵伸；油剂装置；68轴收卷；辅助收卷；收丝排丝，其中第一至第五牵伸分别具有油路加热烘箱、供水冷却回路。 主要技术参数 2）、电气控制系统配置 　　控制系统要求由一台工控机同时控制两条棕丝生产线；工控机采用研华工控机配置为：P3、1G、128M、40G、17寸纯屏显示器、PCL系列板卡及接线电缆、PCLD系列接线板。传动电机均采用380V普通三相交流异步电动机。变频器均采用原装进口日本日立工程型无速度传感器矢量控制SJ300系列变频器，65机为SJ300-075HFE，功率7.5KW；计量泵为SJ300-015HFE，功率1.5KW；第一牵伸为SJ300-022HFE，功率2.2KW；第二牵伸为SJ300-004HFE，功率4KW；第三牵伸为SJ300-055HFE，功率5.5KW；第四牵伸为SJ300-055HFE，功率5.5KW；第五牵伸为SJ300-022HFE，功率2.2KW；油剂电机为SJ300-007HFE，功率0.75KW、收卷共68台电机共用一台变频器为SJ300-110HFE，功率11KW；收卷排丝为SJ300-007HFE，功率0.75KW。同时挤出机、计量泵、一至五牵伸电机需配置5V线驱动编码器、交流输入电抗器及日立SJ-FB系列PG卡。挤出机及牵伸的温度均由智能型PID数字调节器控制固态继电器输出控制。 　　机组总控电气系统由一台操作台构成，另外每条机组另外配装七台远程操作盒：两条机组所有变频器（共20台变频器）及主机加热（12路加热）安装在操作台内，远程操作盒分别控制对应的各个操作站点。 3、控制方案 棕丝生产线机组变频控制原理图 　　根据棕丝生产工艺及厂家提出的工艺要求，机组电气控制系统核心为：挤出机机头出料压力与计量泵电机组成闭环控制。同时该闭环信号输入到工控机经处理后作为整条生产线的速度基准，挤出机、第一牵伸、第二牵伸、第三牵伸、第四牵伸、第五牵伸及收卷各电机速度均与计量泵进行比例同步运行。 　　生产工艺要求系统有低速、高速两种工作状态，能够实现每台变频器都具有手动单开、联控同步，而且在同步运行过程中，调节工控机同步总给定量（修改计量泵压力）时，各电机运行速度变化的比例一致。特别是各牵伸速度按照事先设定好的比例运行，同时各电机均具有同步状态下再进行微调的功能，确保牵伸速度由低速向高速变化时各牵伸间的拉丝张力恒定，保证棕丝质量合格。 　　生产线的收卷排丝要求变频器控制电机进行正反转运行，运行速度与生产线线速度匹配，不需配置电抗器、PG卡编码器。油剂电机要求变频器面板独立操作，不配置电抗器、PG卡编码器，但工控机必须对收卷排丝电机、油剂电机的工作状态进行监控。 计量泵闭环控制原理图 排丝电机、油剂电机控制原理图 系统工控机同时监控两条生产线的生产线速度、各电机运行速度、微调量、历史（实时）曲线、生产产量报表、打印、生产线故障报警等各项运行数据进行时实监控，各种规格棕丝生产配方的存储及调出应用功能。两条生产线可同时运行，也可运行单独任一条生产线，相互之间不存在联系。两条生产线各自具有一套过流、过载、欠压、过压、漏电等各种完善的保护功能。 4、设备调试及运行 　　按图纸配线要求分别连接操作台与1#生产线、2#生产线的各操作站点及设备连线，确保接线正确。接线完毕后，先对电机在空载状态下进行变频自整定，然后分别调试单开电机运行，再通过工控机分别控制两条生产线联控空载运行，同时调整电机变频同步运行比例。最后带负载运行。 1）、电机空载变频自整定 　　确保电机及编码器接线无误，设定变频器参数H001为01或02；按变频器操作面板上的“RUN”键开始自整定。当自整定过程中断时需重新进行自整定时，必须先进行参数初始化操作后，再重新自整定。离线自整定结束后，再进行在线自整定。在线自整定可以修正随温度升高而改变的电机常数，使电机运行更加稳定。在线自整定时把变频器参数H002设定为在线自整定数据有效的自整定数据02（将自整定选择参数H001设定为无效00）。 电机离线自整定参数设定： 2）、空载单开调试 A、 挤出机、计量泵单机调试 挤出机、计量泵单机调试分两步即：加热温控调试和挤出机、计量泵运行调试。 　　加热温控部分调试：闭合电源前应用万用表检查三相电源是否正常，正常后合上电源。转动操作台上挤出机所对应温区及牵伸加热电源“转换”开关，温控表应上电并显示正常的室温。若显示不正常，应检查是否热电偶开路、或信号反接。然后改变仪表温度设定值，观察温控部分电流显示是否正常。 　　挤出机、计量泵运行调试：分别检查挤出机、计量泵电机部分接线无误后，方可加电试运行。合闭对应的空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。如正常，把变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，观察电机（空车）的转向是否与所要求的方向一致，通过调换电机接线任意两相（停机进行）使方向一致。把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“主机单开/联控转换开关”及“计量单开/联控转换开关”同时打到“单开”位置，分别按“主机启动”、计量启动“开关，此时挤出机、计量泵启动。调节对应的给定电位器设定速度，挤出机、计量泵运行，观察工控机上转速显示、电机空载电流是否正常。 　　在挤出机、计量泵空载单开调试正常，各温区温度达到设定值，恒温半小时侯即可加料带载运行。带载运行过程中，分别调节挤出机、计量泵的“转速给定”改变模口出料量的大小，观察原料由模口挤出时观察原料流量是否正常，塑化效果是否能够满足工艺要求，在运行过程中随时调整主机、计量电机转速、温度设定值，观察模口出料情况及各工艺参数。当单机带栽运行正常后，即可对挤出机、计量泵的闭环带载调试，设定工控机生产线运行监控画面上的“压力”值，计量泵、挤出机运行并加速，当运行到机头压力达到设定值时，保持恒压运行，调整压力设定值时计量泵、挤出机自动调整转速满足压力需求，当机头压力输出不稳定时，通过调整画面上的“P”、“I”以及“给定量”的设定值进行修整，直至满足工艺要求为止。运行过程中时刻观察电机电流、电机转速、机头压力、温区温度是否正常稳定。 B、 牵伸单机调试 　　生产线的五个牵伸分别单独调试。检查电机部分接线无误后合上空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。如正常，分别把变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，要求电机（空车）的转向与工艺所要求的方向一致。把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“牵伸转换开关”打到“单开”位置，启动“牵伸启动”按钮，调节“牵伸给定”电位器，运行牵伸电机，观察工控机上电机速度和电流显示并确定正常。 挤出机、计量泵、牵伸变频器参数设定： C、收卷空载调试 　　收卷是由一台变频器控制68台0.2KW力矩电机，检查接线无误后，合上空气开关，使变频器上电，观察显示是否正常。设定变频器运行参数改为本机方式，由变频器面板运行变频器，要求所有收卷电机的转向与工艺所要求的方向一致，把变频器运行参数改为外部端子控制方式，然后把操作站面板上的“收卷转换开关”打到“单开”位置，启动“收卷启动”按钮，调节“收卷给定”电位器，运行收卷电机，运行过程中随时使单台或多台收卷电机堵转，观察变频器电流变化，确保在电机堵转过程中变频器电流变化在额定值以内，变频器能正常运行。 D、排丝、油剂电机空载调试 　　排丝、油剂电机变频器是通过面板控制来实<