SLIAN-无锡汇联TwidoPLC和ATV71在卷染机控制系统中的应用

引言：
   双变频器卷染机通过采用两台变频器分别控制前后两个滚筒电机，实现两个滚筒对织物反复收卷、放卷的恒线速度恒张力运行控制；同时还要实现计长测径、自动平稳换向、自动停车、以及对染液的PID恒温控制等，工艺参数设定、显示及相关操作和监控由触摸屏完成。

控制系统方案：
   系统采用新一代ATV71系列磁通矢量变频器，由Twido PLC加CANOpen通讯模块作为主站，通过CANOpen总线控制2台ATV71变频器(内置CANOpen接口，作为从站)的速度和张力的同步控制，在电机尾部加装编码器作为速度和转矩的反馈，以提高系统的精度与性能。同时配Magelis XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控及工艺的编制管理。


示意图

控制方式：
   入布完毕，由操作工测量该布卷的直径，根据圈数计算出布厚，将这个值输入到HMI，同时针对每种织物，染色所需要的张力、染色速度、道数以及温度等也在HMI上面设定好，即可开始染布工作。也可将这些参数保存在工艺配方里，这样下次做同一种产品时只需调出保存的工艺配方，非常方便。

控制算法：
1. 放卷滚筒侧对转速进行控制，实现系统的恒线速度运行。由于放卷滚筒布卷直径在时刻变化，PLC计算出实时直径进而通过总线对变频器频率进行修正，以达到恒线速度的目的；
2. 收卷滚筒侧对转矩进行控制，实现系统的恒张力运行。收卷滚筒布卷直径在时刻增大，转速和转动惯量都在时刻变化，PLC实时计算出所需输出的转矩通过总线给变频器，来保证织物染色过程中的张力恒定。

系统特点：
1. 采用先进的CANopen总线技术（可达1M Bit/s），对生产过程进行真正的全面实时控制管理；
2. 数字控制恒速恒张力系统，速度连续可调（精度±1%），张力输出平稳，调节范围从零张力到最大张力输出；
3. 采用变频电机比传统直流电机和液压传动系统，接线简单，系统可靠性更高，维护工作量小；
4. 两台变频器间采用公共直流母线联接，达到节能降耗的目的；
5. 各种故障自动识别，自动报警，动作连锁，安全性好；
6. 自动化程度高，支持用户自己编制工艺流程，系统可按用户工艺（速度、张力、道数、自动控温、自动加/排水、自动加料等），自动完成全部的工艺流程；
7. 品种适应性强，由于采用速度、转矩优化算法控制，实践证明该双变频卷染机系统适应能力强，布的厚薄都不影响运行。从而打破了传统观念中卷染机怕薄织物的看法。

Twido PLC特点：
1. 专为简易安装和小巧紧凑的机器而设计，Twido适用于由10到264个I/O组成的标准应用系统。具有一体化和模块化两种本体单元，它们可共用相同的选件、I/O扩展模块和编程软件。
2. Twido可编程控制器已经体现了它具有提高开放性、灵活性、简易性和紧凑性的能力。可以支持CANopen、Modbus和以太网通信。

ATV71特点：
1. 电源电压最多下降至-50%时仍可不受影响，通过集成式EMC滤波器防止安装不当产生的噪声；
2. 可配置故障时的操作，方便的报警管理；
3. 专用于过程工业的PID调节器，高分辨率给定（1/32000）。
4. 速度或力矩控制，停车时可满力矩输出，最高可达220%的过力矩输出；
5. 与主流通信网络连接，内置CANopen模块；
6. 独立24V直流控制电源；
7. 再生制动单元，公共直流母线连接；
8. 带有可定制显示的图形画面。以6种语言显示的普通文本（英语、汉语、德语、西班牙语、法语或意大利语），并可以添加其他的语种。导航键，用于方便地在菜单之间浏览，“简单起动”菜单，用于快速起动。功能键，用于快捷方式、联机帮助或可针对某些应用场合进行配置。连续显示电机的运行参数。

结束语：
   在实际运行中，该套控制系统在小张力工况下运行稳定可靠，对用户的生产工艺可全程自动控制，且系统维护工作量极小，取得了良好的效益。