西门子6ES7222-1BF22-0XA8大量库存
简要说明：
在卷染机控制中，采用专用张力控制器加双变频调速器，具有配置简洁、控制效果优良、系统成本下降等特点。
目前，在纺织品加工市场中，布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白，上色，整压磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数（上布道数）、自动掉头（来回多次漂白或染色）、自动停车（急停且稳定，不能有布匹松弛或下垂）等功能。在整个加工工艺过程中，要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定，因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。本文以一个工程实例来说明，新一代高性能矢量变频器，能jingque完成卷染机的工艺控制要求，从另一个角度，阐述了在卷染机中采用异步电机控制的解决方案。
现场应用情况如下：使用的是两台20KW的变频器。
卷染机工作时，是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上，滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关（即滚筒每旋转一卷，接近开关产生一个脉冲），此时卷染机专用张力控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后，采用人工的方式把布匹的一头，穿过染池、连动轴，卷到另外一个滚筒上面并缠紧，开动卷染机，便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转，控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定，并且坯布经过染液的时间一致，也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈，同样，也没有张力反馈的驱动控制系统，因此，控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率来达到该种独特的要求。
卷染机控制示意图如下：
该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器，采用触摸屏作为人机界面，它主要完成的是张力，线速度的设定，布道计数，相应匹配频率，电机输出转矩的给定，以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485通讯。由控制示意图可见：两台完全一样的变频器（20kw），它们均工作于有矢量控制模式下。上布时刻，卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到控制器，控制器将根据坯布的直径和总圈数，可以jingque计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径，且误差较小。控制器通过实转动半径，用户设定的张力、线速度，准确计算出相应的转矩（收卷电机）和匹配频率（放卷电机），通过串行485通讯，传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制，则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。
由卷染机的工作原理可知，放卷侧的电机始终处于发电状态，通常的做法都是采用制动单元加制动电阻，将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说，这种方式对电能的浪费是很大的，同时，也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。高性能矢量变频器可以方便支持公用直流母线，将两台变频器的直流母线直接并联，这样卷染机正常工作时，因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上，从而使电能得到充分利用，极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候，两台电机都处于发电状态，在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻，这个制动电阻的工作是短时的，能耗很小，主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器，采用触摸屏作为人机界面，它主要完成的是张力，线速度的设定，布道计数，相应匹配频率，电机输出转矩的给定，以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485通讯。由控制示意图可见：两台完全一样的变频器（20kw），它们均工作于有矢量控制模式下。上布时刻，卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到控制器，控制器将根据坯布的直径和总圈数，可以jingque计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径，且误差较小。控制器通过实转动半径，用户设定的张力、线速度，准确计算出相应的转矩（收卷电机）和匹配频率（放卷电机），通过串行485通讯，传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制，则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。
由卷染机的工作原理可知，放卷侧的电机始终处于发电状态，通常的做法都是采用制动单元加制动电阻，将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说，这种方式对电能的浪费是很大的，同时，也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。高性能矢量变频器可以方便支持公用直流母线，将两台变频器的直流母线直接并联，这样卷染机正常工作时，因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上，从而使电能得到充分利用，极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候，两台电机都处于发电状态，在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻，这个制动电阻的工作是短时的，能耗很小，主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。
该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器，采用触摸屏作为人机界面，它主要完成的是张力，线速度的设定，布道计数，相应匹配频率，电机输出转矩的给定，以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485通讯。由控制示意图可见：两台完全一样的变频器（20kw），它们均工作于有矢量控制模式下。上布时刻，卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数，然后由操作工测量该布卷的直径，把这个值输入到控制器，控制器将根据坯布的直径和总圈数，可以jingque计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径，且误差较小。控制器通过实转动半径，用户设定的张力、线速度，准确计算出相应的转矩（收卷电机）和匹配频率（放卷电机），通过串行485通讯，传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制，则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。
1、概述
武钢炼铁厂高炉探尺改造前是采用直流电机驱动其机械设备，由于直流电机维护困难且备品、备件匮乏。改造方案需要将直流电机改型为交流变频电机。对应于电机的改型，探尺系统原有的直流控制方案相应地需要改造为交流变频控制方案。依据当前变频技术的发展和交流变频器的应用以及比较了各大公司变频器产品后，我们选用Siemens公司的Simovert Masterdrivers 矢量控制的电压源型变频器6SE70系列来设计控制方案。高炉探尺设计依据与选型原则如下：
1）探尺系统原采用直流电机传动。电机型号为Z-68 功率： 3.7KW 220V 20A 励磁电流0.6A，转速1000转/分。
2）探尺系统现在采用交流变频电机传动。电机功率：5.5kW 380V 750转/分，机座号160M，中心高160mm，电机长<900mm（考虑了轴伸110mm＋码盘尺寸）。
3）提尺与放尺的速度参数：减速机速比31.5, 卷筒直径318mm。正常运行时, 提尺速度<26米/分, 放尺速度<15米/分。
4） 次改造选用变频器为6SE7021-8EB61,400V/7.5KW。由于探尺是位能性负载，其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源，需要外加制动电阻和制动单元消耗能量。同时为满足较高的转速精度和良好的动态品质，以及调速范围宽广和低转速时保持一定精度的提升力矩，需要1台增量编码器，其每转具有1024个脉冲以构成速度闭环控制系统。
2、高炉探尺工艺流程
高炉探尺是用来检测高炉内矿石与焦碳等物料的料面，供冶炼操作人员以视觉观测炉内物料下放的情况，同时控制矿石与焦碳等物料向炉内的排放。当探尺检测炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升到顶部，矿石与焦碳等物料依据工艺设定值向高炉炉内排放。物料排放完毕，探尺自顶部按设定的速度开始自动下放，下放到炉内物料的料面后，探尺被物料支撑，探尺速度减至为零，随后跟随物料下放，直到再次检测到炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升。如此循环往复，使探尺稳定在一个料面高度。
目前冶炼系统一般情况是：小于2500M3的高炉用2个探尺来探测炉内的物料，大于3000M3的高炉用3个或4个探尺来探测炉内的物料。本次改造的是1613M3的高炉探尺。
3 6SE70系列变频器功能和DriveMonitor调试软件简介
3.1变频调速装置6SE70的主要功能
＊ 6SE70系列变频器是具有多种可供选择接线方式的设备：有将整流部分与逆变部分装于一体的变频器、用于变频器的制动电阻和制动单元、单独的整流单元、整流回馈单元和单独的逆变器。
＊ 制动运行的方式：对于不经常制动的设备可以选择变频器＋制动单元＋制动电阻的方式；对于经常制动的设备采用整流回馈单元向公共直流母线供电，再由直流母线向多台逆变器供电，对于不同时制动的逆变器可以在直流母线上交换能量，当制动功率大时从回馈单元向电网回馈能量；还可以将多台变频器的直流母线直接连接，形成公共直流母线，再接入制动单元与制动电阻，当制动功率大时由制动电阻消耗能量。
＊ 6SE70系列变频器具有多种控制方式：可以设定为VVVF控制、开环矢量控制、闭环矢量控制中的一种。闭环矢量控制的性能好，但必须接入测速装置；当变频器或逆变器给多台电机并联供电时，只能采用VVVF方式。
＊ 6SE70系列变频器的所有设备均有故障自诊断功能。6SE70装置本身提供了多种可靠有效的故障保护措施。同时也提供了简单实用的故障查询手段，装置可以记录同时发生的多个故障（多达8个），并可以保存近8次所发生过的故障代码。
装置的参数可以通过多种方式进行存取：
＊ 简易操作面板PMU或舒适型操作面板OPIS
＊ 使用 PROFIBUS-DP协议的通讯板CBP
＊ DriverMonitor调试软件。
装置可以同时记录多10个变量（即K连接量）的变化过程，并提供了灵活的记录触发方式。利用DriverMonitor软件可以方便地观察所记录变量的波形。
3．2 DriverMonitor调试软件
6SE70系列变频器可用软件DriverMonitor进行参数设定。该软件提供下列参数功能：
＊ 菜单索引的参数存取
＊ 参数组读及写
＊ 将现有的参数组复制到同系列的其它装置上
＊ 打印参数组
＊ 过控制字进行操作（开关量命令、如开/关命令）及施加给定值
＊ 通过状态字进行观察（整流器工作状态反馈信号）及读出实际植
＊ 读出故障信号和报警信号
＊ 读出跟踪缓冲器中的内容（SIMOVERT的示波器功能）
DriverMonitor软件操作示意图见图1：
图1软件操作示意图
4、高炉探尺矢量变频控制原理
变频器应工作在矢量控制方式下以便于力矩控制，要求在变频电机轴端安装增量码盘作为速度检测元件。减速机轴端接多圈值码盘，信号经通讯总线进PLC，由PLC读出探尺的高度，作为检测值及探尺的操作信号。变频器接受PLC的信号： PLC给变频器提尺信号、放尺信号；变频器给PLC准备好信号及故障信号。变频器与PLC间的这些开关量信号由点对点方式连接。
当要求探尺下放时，由PLC送出放尺信号，由变频器系统实现自动放尺并保持下放速度不超过限制值，在探尺降落到料面时保持电机仍有一定提尺力矩，使探尺保持直立姿势。探尺下放的动能由制动电阻和制动单元消耗掉。
当要求探尺提升时，由PLC送出提尺信号，由变频器系统实现自动提尺并保持提升速度不超过限制值。当PLC检测到探尺在顶部时，由变频器系统实现自动停车并投入抱闸。其控制原理简图见图2：
图2 探尺控制系统电气原理简图
电流波形见图3：
图3 电流波形图
5、结束语
高炉探尺采用一种新型的全数字交流变频矢量控制系统，该系统可以很方便地实现高炉探尺的提升与下降。系统满足工艺要求，运行稳定可靠，在武钢炼铁厂已投入使用，得到了用户的好评
TOPVERT-G1 变频器在造纸机传动控制系统的应用
一 系统概述
在造纸机生产线的多传动系统中，纸浆经网部脱水成形，湿纸通过压榨部压缩均匀。进入前烘干部烘干后，对纸张施胶、涂布处理，再进入后烘干部烘干。然后由压光机把纸张压光，后通过卷纸机卷成母纸卷 （如图:纸机传动图）。各分部传送着生产过程中的纸张，为保证纸张连续生产，必须以速度控制为基础，某些分部结合工艺要求，必须进行负荷配比控制。
二 系统配置
在控制系统中,采用S7 － 200 系列PLC运用RS485通过通讯控制不同分部的TOPVERT-G1控制电机,从而达到纸机传动的速度控制,操作时采用操作台控制按钮操作，具体配置如下:1.CPU226;2.DI 模块;3.DO 模块;4.总线连接器;5.屏闭双绞线6.TOPVERT-G1变频器;7.进线电抗器
三 速度控制
不同纸机、同一纸机生产不同纸种，在速度控制要求上，有不同的要求。但纸机对电气传动控制统一要求为稳速、变速，对一般纸机在速度控制时，只需达到此要求即可。本控制系统中，由于TOPVERT-G1给定由S7－226通讯传输实现，改变传输值就可以达到变速要求。由于所控制的纸机生产纸种对稳速精度要求不高，所以开环系统控制可达到纸机正常运行、生产的要求。
四 负荷配比控制
在压榨中,多个传动共处于同一毛部圈路内 （如图: 负荷配比控制），这几个传动要求负荷进行比例分配，即负荷配比控制。主传动采用基本的速度控制方式，从传动采用负荷配比控制。在控制中，运用TOPVERT-G1的PID 调节器，把主传动的电流实际值作为给定值 （Vsv），从传动的电流实际值作为反馈值 （Vpv），经PID 调节后生成的值,作为附加给定叠加到速度给定通道 （如图: 负荷配比控制）。
五 控制系统
1. 控制系统简单且经济: 在系统中采用S7－200PLC自由通讯口方式通讯，且在TOPVERT-G1上具有RS485接口，从而可以方便实现变频器给定的数字化控制。在控制系统要求不高的场合，本系统简单而经济，不仅PLC程序简便，而且硬件上无需添加通讯接口。
2. 进线电抗器保护变频器: 由于实际工作现场的复杂环境,往往会导致电网的波动，产生高次谐波。进线电抗器避免了这些因素对变频器的影响，保护了变频器。
六 结论
本系统控制的纸机，对控制精度要求不高，故系统可使纸机正常连续的运转。如在要求较高，特别是高速薄页纸机，控制可系统应采用由于本控制系统采用的TOPVERT-G1实现速度闭环控制
