專利名稱：一種hshm-pe纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織纖維工藝傳動裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種HSHM-PE纖維 后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在高強(qiáng)高模聚乙烯(HSHM-PE: High Strength High Modulus Polyethylene )
纖維牽伸操作中，對電氣傳動要求可以概括為"三高一少"，包括
1) 高同步性電機(jī)轉(zhuǎn)速要求橫向轉(zhuǎn)速一致，縱向比例同步；
2) 高精確性轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，精確度高； 3 )高可靠性；
4)維-修少或免維z修。
由于纖維的強(qiáng)度高、均勻性不穩(wěn)定、以及在生產(chǎn)中經(jīng)常需要調(diào)動工藝，致 使后牽伸機(jī)傳動裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定、出現(xiàn)強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)力矩沖擊的現(xiàn)象。這不 僅會影響后牽伸機(jī)的機(jī)械壽命，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備事故。
目前，控制后牽伸機(jī)的方案有很多種，最常見的是用滑差調(diào)速電機(jī)一拖五 的速度及扭矩的控制方式。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖l所示，采用一臺滑差調(diào)速電機(jī) 100作為主機(jī)。通過所述主機(jī)的速度，利用傳動軸分別通過五臺無級變速器給 五臺牽伸機(jī)組傳動(單邊軸傳動)。
參見圖1，以滑差調(diào)速電機(jī)100作為主機(jī)。所述主機(jī)分別與一號無級變速 器200a、 二號無級變速器200b、三號無級變速器200c、四號無級變速器200d、 及五號無級變速器200e相連；其中，所述一號無級變速器200a、 二號無級變 速器200b、三號無級變速器200c、四號無級變速器200d、五號無級變速器200e 分別用于調(diào)節(jié)一號牽伸機(jī)組300a、 二號牽伸機(jī)組300b、三號牽伸才幾組300c、 四號牽伸機(jī)組300d、五號牽伸機(jī)組200e的單機(jī)轉(zhuǎn)速。
采用圖1所示的控制后牽伸機(jī)的方法，每臺牽伸機(jī)組的單機(jī)轉(zhuǎn)速分別控制 由該臺牽伸機(jī)組對應(yīng)的無級變速器進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，五臺牽伸機(jī)的轉(zhuǎn)矩不平衡， 其輸出轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，致使調(diào)節(jié)工藝麻煩，機(jī)械故障率較高，動態(tài)響應(yīng)比較慢， 在高轉(zhuǎn)矩情況下經(jīng)常出現(xiàn)無級變速器打滑等現(xiàn)象，使后牽伸機(jī)傳動設(shè)備不能長
4期處于良好的工作狀態(tài)，從而影響生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳 動系統(tǒng)，能夠降低電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)械故障率，使后牽伸機(jī)傳動設(shè)備處于良好 的工作狀態(tài)，從而有效地提高生產(chǎn)效益和質(zhì)量。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳 動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括人機(jī)界面、主控PLC、擴(kuò)展模塊、至少兩個直流調(diào)速單 元；其中，每個直流調(diào)速單元均包括一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電機(jī)、以及一 臺測速反饋電機(jī)；
所述人機(jī)界面的信號輸入/輸出端接所述主控PLC的第 一通訊串口 ；所述 主控PLC的第二通訊串口分別與各直流調(diào)速單元的每臺直流調(diào)速器的模擬輸 入/輸出端口相連；所述主控PLC的數(shù)字輸7v/輸出端接擴(kuò)展模塊的數(shù)字輸入/ 輸出端，所述擴(kuò)展模塊的模擬輸入/輸出端接各直流調(diào)速器的模擬輸入/輸出端；
所述主控PLC定義一臺直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，其余直流調(diào)速 器均為邏輯從直流調(diào)速器；各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過^t擬量通 道形成環(huán)形互鎖連接，傳輸轉(zhuǎn)矩分量。
優(yōu)選地，所述各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過模擬量通道形成環(huán) 形互鎖連接具體為
所述邏輯主直流調(diào)速器的輸出接第一邏輯從直流調(diào)速器的輸入；所述第一 邏輯從直流調(diào)速器的輸出接第二邏輯從直流調(diào)速器的輸入；如此依次循環(huán)，形 成環(huán)形連接；
邏輯主直流調(diào)速器輸出自身轉(zhuǎn)矩分量給第一邏輯從直流調(diào)速器；第一邏輯 從直流調(diào)速器將所述邏輯主直流調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩分量作為附加轉(zhuǎn)矩，同時再將自 身的轉(zhuǎn)矩分量傳輸至笫二邏輯從直流調(diào)速器；如此依次循環(huán)，形成環(huán)形互鎖連接。
優(yōu)選地，所述邏輯主直流調(diào)速器工作在P-I^f莫式，其比例積分P243二0;所 述邏輯從直流調(diào)速器工作在P模式，其比例積分P243=l。
優(yōu)選地，每個直流調(diào)速器均配備RS-485串4亍協(xié)議通訊接口，通過Modbus 串行協(xié)議通訊分別與所述主控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)交換包括速度、給定值、控制字、以及狀態(tài)字的通訊。
優(yōu)選地，所述主控PLC通過控制字和狀態(tài)字讀寫直流調(diào)速器的狀態(tài)和命令。
優(yōu)選地，所述主控PLC對各直流調(diào)速器的速度和轉(zhuǎn)矩建立實時監(jiān)控。
優(yōu)選地，所述主控PLC將實時監(jiān)控得到的直流調(diào)速器運(yùn)轉(zhuǎn)情況或故障信 息輸出至人機(jī)界面，向操作人員顯示。
優(yōu)選地，所述主控PLC發(fā)送控制字給各直流調(diào)速器，自動實現(xiàn)邏輯主直 流調(diào)速器和邏輯從直流調(diào)速器的運(yùn)行與速度調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，所述擴(kuò)展模塊包括2組子模塊；每組子^f莫塊包括4條通道；每條 通道用于外接一臺直流調(diào)速器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，包括人機(jī)界面、 主控PLC、擴(kuò)展^^塊、至少兩個直流調(diào)速單元；其中，每個直流調(diào)速單元均包 括一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋電機(jī)；由所述主控PLC 定義一臺直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，其余直流調(diào)速器均為邏輯從直流調(diào) 速器；各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過模擬量通道形成環(huán)形互鎖連 接，傳輸轉(zhuǎn)矩分量。
釆用本發(fā)明這種環(huán)形互鎖結(jié)構(gòu)，可以使得當(dāng)作為邏輯從直流調(diào)速器的某一 臺直流調(diào)速器出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)能自動停止運(yùn)行。此時，邏輯主直流調(diào)速 器將以待速狀態(tài)運(yùn)行，作為邏輯從直流調(diào)速器的其他直流調(diào)速器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由 此，擺脫了對單個直流調(diào)速器依賴性很高的缺點(diǎn)，就算邏輯主直流調(diào)速器對應(yīng) 的測速反饋電機(jī)發(fā)生故障，也不會'出現(xiàn)飛車的危險，使得本發(fā)明所述電氣傳動 系統(tǒng)的機(jī)械故障率低，能夠保證后牽伸機(jī)傳動設(shè)備長期處于良好的工作狀態(tài)， 從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效益。
同時，本發(fā)明所述系統(tǒng)中，多臺直流調(diào)速器之間采用速度閉環(huán)控制方式， 加入人工界面，能夠更加清楚直觀的看到直流調(diào)速器和直流電機(jī)的生產(chǎn)速度、 運(yùn)行情況、故障狀態(tài)等，有利于現(xiàn)場操作和故障診斷，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的 穩(wěn)定性。


6圖1為現(xiàn)有技術(shù)采用滑差調(diào)速電機(jī)一拖五控制方式的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明所述HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)的工作原理示意
圖3為本發(fā)明所述HSHM-PE纖維后牽伸^/L電氣傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明所述直流調(diào)速器電路結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明所述擴(kuò)展模塊轉(zhuǎn)換示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳 動系統(tǒng)，能夠降低電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)械故障率，使后牽伸機(jī)傳動設(shè)備處于良好 的工作狀態(tài)，從而有效地提高生產(chǎn)效益和質(zhì)量。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)包括人才幾界面、主控PLC (Programmable logic Controller,可編程邏輯控制器)、擴(kuò)展沖莫塊、至少兩個直流調(diào)速單元。其中， 每個直流調(diào)速單元均包括一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋 電機(jī)。
由主控PLC定義其中一個直流調(diào)速單元為邏輯主調(diào)速單元，其他直流調(diào) 速單元為邏輯從調(diào)速單元。
每個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器分別控制一臺直流電機(jī)，通過直流調(diào)速器 自帶的數(shù)字輸入/輸出、及模擬輸入/輸出形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。其中，每臺直流調(diào)速 器均為速度閉環(huán)控制方式，只定義邏輯上的主、從關(guān)系，通過改變邏輯主/從 直流調(diào)速器的速度調(diào)節(jié)的比例-積分關(guān)系，改變附加轉(zhuǎn)矩反比例給定源，形成 一種全新的自主/人控制方案。
每個直流調(diào)速單元中的直流調(diào)速器均自身配備RS-485串行協(xié)議通訊接 口 ，分別通過Modbus串行協(xié)議通訊與所述主控PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其中， 所述數(shù)據(jù)交換包括速度、給定值、控制字、狀態(tài)字等的通訊。
主控PLC通過控制字和狀態(tài)字讀寫直流調(diào)速器的狀態(tài)和命令，并在主控 PLC內(nèi)部對各個直流調(diào)速器的速度和轉(zhuǎn)矩建立實時監(jiān)控，當(dāng)直流調(diào)速器或直流 電機(jī)出現(xiàn)故障時，能夠即時報警和自我診斷故障點(diǎn)，進(jìn)而可以更加便捷的排除
7故障點(diǎn)。
各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間，通過CPU板自帶的模擬量通道， 在各臺直流調(diào)速器之間形成環(huán)形互鎖，以便連接、傳輸轉(zhuǎn)矩分量。
在實際生產(chǎn)中，所述直流調(diào)速單元的數(shù)目可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要具體設(shè) 定。在紡織纖維工藝傳動系統(tǒng)中，所述直流調(diào)速單元數(shù)目一般為五個。
本發(fā)明實施例下面以五個直流調(diào)速單元為例，對本發(fā)明實施例所述
HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。實際應(yīng)用中，包括其他 數(shù)目的直流調(diào)速單元的傳動系統(tǒng)的工作過程與下述相同。
首先，參見圖2，為本發(fā)明實施例所述HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動 系統(tǒng)的工作原理示意圖。圖2以第三直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器為例進(jìn)行 說明，實際應(yīng)用中，以其他直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器的工作過程與下述 相同。
本發(fā)明實施例所述HSHM-PE纖維后牽伸才幾電氣傳動系統(tǒng)包括五個直流 調(diào)速單元。每個直流調(diào)速單元分別包括一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電^L、以及 一臺測速反饋電機(jī)。
所述五臺直流調(diào)速器通過CPU板自帶的模擬量通道，在各臺直流調(diào)速器 之間形成環(huán)形互鎖，其工作原理如圖2所示。圖中連線表示轉(zhuǎn)矩傳輸通道，已 形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。
圖2中，以第三直流調(diào)速器作為邏輯主直流調(diào)速器，其他四臺直流調(diào)速器 均作為邏輯從直流調(diào)速器。
所述第三直流調(diào)速器的輸出接第二直流調(diào)速器的輸入，所述第二直流調(diào)速 器的輸出接所述第一直流調(diào)速器的輸入；所述第三直流調(diào)速器的輸出接所述第 四直流調(diào)速器的輸入，所述第四直流調(diào)速器的輸出接所述第五直流調(diào)速器的輸 入；所述第五直流調(diào)速器的輸出接所述第一直流調(diào)速器的輸入。
由此，使得五臺直流調(diào)速器之間形成連鎖模式，構(gòu)成主從控制方案。作為 邏輯主直流調(diào)速器的第三直流調(diào)速電機(jī)反饋速度信號給第二直流調(diào)速器和第 四直流調(diào)速器；第二直流調(diào)速器和第四直流調(diào)速器得到控制指令后由其自身發(fā) 指令給第一直流調(diào)速器和第五直流調(diào)速器；最后得到指令后的第一直流調(diào)速器 和第五直流調(diào)速器進(jìn)行數(shù)據(jù)校對修復(fù)，從而得到一個完整的環(huán)狀控制網(wǎng)絡(luò)，以其中，作為邏輯主直流調(diào)速器的第三直流調(diào)速器工作在P-I才莫式(其比例
積分P243=0 );作為邏輯從直流調(diào)速器的其他直流調(diào)速器工作在P模式(其比 例積分P2434 )。
通過模擬量將邏輯主直流調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩送給邏輯從直流調(diào)速器(即為圖中 的第四直流調(diào)速器或第二直流調(diào)速器)作為附加轉(zhuǎn)矩，邏輯主直流調(diào)速器由模 擬量通道輸出轉(zhuǎn)矩分量給第 一邏輯從直流調(diào)速器，第 一邏輯從直流調(diào)速器將所 述主直流調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩分量作為自己的附加轉(zhuǎn)矩，同時再將自身的轉(zhuǎn)矩分量傳 輸至下一臺邏輯從直流調(diào)速器(即為圖中的第五直流調(diào)速器或第一直流調(diào)速 器)，如此依次循環(huán)，形成環(huán)形互鎖連接。
采用本發(fā)明實施例這種環(huán)形互鎖結(jié)構(gòu)，可以使得當(dāng)作為從直流調(diào)速器的第 一、第二、第四、及第五直流調(diào)速器中任意一臺直流調(diào)速器出現(xiàn)故障時，整個
系統(tǒng)能自動停止運(yùn)行。此時，作為主直流調(diào)速器的第三直流調(diào)速器將以待速狀 態(tài)運(yùn)行，作為從直流調(diào)速器的其他直流調(diào)速器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，擺脫了對單個 直流調(diào)速器依賴性很高的缺點(diǎn)，就算邏輯主直流調(diào)速器對應(yīng)的測速反饋電機(jī)發(fā) 生故障，也不會出現(xiàn)飛車的危險。
其中，第三直流調(diào)速器與第四直流調(diào)速器之間牽伸比例為3-4牽伸倍數(shù)； 第四直流調(diào)速器與第五直流調(diào)速器之間牽伸比例為4-5牽伸倍數(shù)；第三直流調(diào) 速器與第二直流調(diào)速器之間牽伸比例為2-3牽伸倍數(shù)；第二直流調(diào)速器與第一 直流調(diào)速器之間牽伸比例為l-2牽伸倍數(shù)；第一直流調(diào)速器與第五直流調(diào)速器 之間牽伸比例為1-5牽伸倍數(shù)。
所述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。參照圖3,為本發(fā)明實施例所述 HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
所述系統(tǒng)包括人機(jī)界面10、主控PLC20、擴(kuò)展才莫塊30、開關(guān)電源40、 以及調(diào)速模塊50。
所述調(diào)速模塊50包括五個直流調(diào)速單元，每個直流調(diào)速單元中分別包括 一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋電機(jī)。
所述人機(jī)界面10外接24V開關(guān)電源40,其信號輸入/輸出端接所述主控 PLC 20的第 一通訊串口 (圖3示PortO端口 )；所述主控PLC 20的第二通訊串口 (圖3示Portl端口 )分別與各直流調(diào)速單元的每臺直流調(diào)速器的通訊串口 相連；所述主控PLC 20的數(shù)字輸入/輸出端接擴(kuò)展模塊30的數(shù)字輸入/輸出端， 所述擴(kuò)展模塊30的模擬輸入/輸出端接各直流調(diào)速器的模擬輸入/輸出端。
其中，所述主控PLC 20的第一通訊串口和第二通訊串口均為RS-485串 口 ；直流調(diào)速器的通訊串口為RS-485串口 。
各直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器的模擬輸入/輸出端口依次連接，形成環(huán)形 網(wǎng)絡(luò)。
所述主控PLC 20定義所述調(diào)速模塊50中一個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器 為邏輯主直流調(diào)速器，其他均為邏輯從直流調(diào)速器。
所述人機(jī)界面10用于實現(xiàn)操作人員與傳動設(shè)備之間的人機(jī)交互。所述開 關(guān)電源40為DC24V電源，用于為主控PLC 20提供外接24V電源。
所述擴(kuò)展模塊用于實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)。
所述主控PLC 20用于將所述人機(jī)界面IO輸入的數(shù)字信號通過所述擴(kuò)展模 塊30轉(zhuǎn)化為模擬信號傳輸給所述調(diào)速模塊50的各臺直流調(diào)速器，使其形成聯(lián) 動狀態(tài)。各直流調(diào)速器將各指令傳輸給各臺直流電機(jī)。而各臺直流電機(jī)的運(yùn)行 狀況分別通過與該直流電機(jī)對應(yīng)的測速反饋電機(jī)將其速度反饋給各直流調(diào)速 器。各直流調(diào)速器再將反饋速度傳輸給擴(kuò)展模塊30,由所述擴(kuò)展模塊30將各 模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過所述主控PLC 20將其傳入人機(jī)界面10,使操 作人員能夠清楚、直觀的看到各臺直流電機(jī)的運(yùn)行情況。
下面詳細(xì)介紹所述系統(tǒng)的工作流程
所述調(diào)速模塊50包括第一直流調(diào)速單元、第二直流調(diào)速單元、第三直 流調(diào)速單元、第四直流調(diào)速單元、以及第五直流調(diào)速單元。
其中，所述第一直流調(diào)速單元包括第一直流調(diào)速器501—a、第一直流電 機(jī)501—b、以及第一測速反饋電機(jī)501—c。
所述第二直流調(diào)速單元包括第二直流調(diào)速器502—a、第二直流電才幾
502— b、以及第二測速反饋電機(jī)502—c。 所述第三直流調(diào)速單元包括第三直流調(diào)速器503—a、第三直流電才幾
503— b、以及第三測速反饋電機(jī)503_" 所述第四直流調(diào)速單元包括第四直流調(diào)速器504—a、第四直流電機(jī)
10504_b、以及第四測速反饋電機(jī)504—c。
所述第五直流調(diào)速單元包括第五直流調(diào)速器505—a、第五直流電機(jī) 505—b、以及第五測速反饋電機(jī)505j。
所述主控PLC 20定義所述第三直流調(diào)速器503—a為邏輯主直流調(diào)速器， 其他直流調(diào)速器為邏輯/人直流調(diào)速器。
其具體工作流程為
作為邏輯主直流調(diào)速器的第三直流調(diào)速器503—a,用于調(diào)節(jié)所述第三直流 調(diào)速單元的第三直流電才幾503—b的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。所述第三直流調(diào)速單元的第三測 速反饋電機(jī)503—c通過測量得到所述第三直流電機(jī)503—b的轉(zhuǎn)速，反饋至所述 第三直流調(diào)速器503—a。所述第三直流調(diào)速器503—a輸出所述速度反々貴至擴(kuò)展 模塊30。所述擴(kuò)展模塊30將所述速度反饋轉(zhuǎn)化為數(shù)字量發(fā)送至主控PLC 20。 所述主控PLC 20對所述速度反饋進(jìn)行計算，并將計算結(jié)果輸出至所述人機(jī)界 面10顯示。此時，操作人員根據(jù)所述人機(jī)界面顯示的結(jié)果，判斷后牽伸機(jī)的 工作狀態(tài)，通過所述人機(jī)界面10輸出第一控制指令至所述主控PLC20。所述 主控PLC 20根據(jù)所述第 一控制指令輸出第 一指令調(diào)速信號。所述第 一指令調(diào) 速信號經(jīng)過所述擴(kuò)展模塊30轉(zhuǎn)化為模擬量信號，輸出至第四直流調(diào)速器 504—a。所述第四直流調(diào)速器504—a才艮據(jù)所述第一指令調(diào)速信號調(diào)節(jié)所述第四 直流電機(jī)504_b的運(yùn)行速度。
所述第四直流調(diào)速單元的第四測速反饋電機(jī)504—c通過測量得到所述第 四直流電機(jī)504—b的轉(zhuǎn)速，反饋至所述第四直流調(diào)速器504—a。所述第四直流 調(diào)速器504—a輸出所述速度反饋至擴(kuò)展模塊30。所述擴(kuò)展模塊30將所述速度 反饋轉(zhuǎn)化為數(shù)字量發(fā)送至主控PLC 20。所述主控PLC 20對所述速度反饋進(jìn)行 計算，并將計算結(jié)果輸出至所述人機(jī)界面IO顯示。此時，操作人員根據(jù)所述 人機(jī)界面顯示的結(jié)果，判斷后牽伸機(jī)的工作狀態(tài)，通過所述人機(jī)界面10輸出 第二控制指令至所述主控PLC 20。所述主控PLC 20根據(jù)所述第二控制指令輸 出第二指令調(diào)速信號。所述第二指令調(diào)速信號經(jīng)過所述擴(kuò)展模塊30轉(zhuǎn)化為模 擬量信號，輸出至第五直流調(diào)速器505一a。
所述第五直流調(diào)速單元的工作過程與第四直流調(diào)速單元的工作過程相同。
同理，由作為主直流調(diào)速器的第三直流調(diào)速器503 a對應(yīng)的第三直流電才幾
ii503—b的速度反饋控制第二直流調(diào)速單元的運(yùn)作；由所述第二直流電機(jī)502一b 的速度反饋控制第 一直流調(diào)速單元的運(yùn)作。
由此，使所述調(diào)速模塊50的各臺直流調(diào)速器之間形成聯(lián)動狀態(tài)。由主直 流調(diào)速器調(diào)節(jié)其對應(yīng)的直流電機(jī)工作，通過其對應(yīng)的測速反饋電機(jī)獲取該直流 電機(jī)的速度反饋，通過主控PLC傳送回人機(jī)界面，顯示輸出給操作人員，并 將操作人員下達(dá)的控制指令經(jīng)主控PLC生成指令調(diào)速信號，輸出至下一級的 從直流調(diào)速器，所述從直流調(diào)速器根據(jù)所述指令調(diào)速信號控制其對應(yīng)的直流電 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)該直流電機(jī)的速度反饋進(jìn)一步控制再下一級的從直流調(diào)速單 元的運(yùn)作。
值得注意的是，本發(fā)明實施例所述調(diào)速模塊中，處于最末級的多臺直流調(diào) 速器的輸入與輸出相連。如圖2所示，所述第五直流調(diào)速器的輸出接所述第一 直流調(diào)速器的輸入。采用這種連接的目的在于進(jìn)行數(shù)據(jù)校對修復(fù)，以提高每臺 電機(jī)的速度環(huán)控制轉(zhuǎn)速的精確性和穩(wěn)定性，從而降低了牽伸輥之間的傳動誤 差。
優(yōu)選地，本發(fā)明實施例所述電氣傳動系統(tǒng)，可以通過主控PLC方^f更的實 現(xiàn)邏輯主直流調(diào)速器和邏輯從直流調(diào)速器的切換。具體為由主控PLC發(fā)送 控制字給直流調(diào)速器實現(xiàn)自動切換。
例如，圖3所示以第三直流調(diào)速器作為邏輯主直流調(diào)速器。當(dāng)系統(tǒng)需要將 第一直流調(diào)速器作為邏輯主直流調(diào)速器時，只需由主控PLC重新定義第一直 流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，并下發(fā)控制字至調(diào)速模塊，各直流調(diào)速器接收 到所述控制字后，自動進(jìn)行主從切換。
優(yōu)選地，本發(fā)明實施例所述電氣傳動系統(tǒng)，所述主控PLC對各直流調(diào)速 器的速度和轉(zhuǎn)矩建立實時監(jiān)控，并能夠?qū)崟r監(jiān)控得到的直流調(diào)速器或直流電 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況或故障信息輸出至人機(jī)界面，向操作人員顯示。由此使得操作人 員能夠?qū)崟r掌握各直流調(diào)速器和直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有利于及時發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn) 并快速排除故障。
參見圖4，為本發(fā)明實施例所述直流調(diào)速器電路結(jié)構(gòu)圖。所述直流調(diào)速器 以歐陸590P/70A調(diào)速器為例進(jìn)行說明。
如圖4所示，所述直流調(diào)速器的管腳L1、 L2、 L3，通過IKM1分別接輸入220V交流電源的U、 V、 W三相；其管腳3和管腳4用于4^啟動繼電器IKA3; 管腳N接220V交流電的零線，管腳L接220V交流電的W相；管腳B6^妄繼 電器IKA2;其管腳A+和管腳A-接直流電機(jī)；管腳Gl和管腳G2接測速反饋 電機(jī)IG1、 IG2;管腳A7、管腳A1、管腳A4為模擬量輸入端口 。
所述直流調(diào)速器外接220V交流電源。IKA2為直流調(diào)速器定義為無故障 的數(shù)字輸出中間繼電器，其繼電器接點(diǎn)送給直流調(diào)速器；所述直流調(diào)速器將 A7、 Al、 A4的信息傳輸給擴(kuò)展模塊。而IKA3中間繼電器啟動時，將聯(lián)動IKM1 啟動，接通交流電源，輸入交流電壓L1、 L2、 L3,通過直流調(diào)速器轉(zhuǎn)化為直 流電壓A+、 A-,傳輸給直流電機(jī)。其中，IG1和IG2為電機(jī)速度反饋編碼器， 獲取直流電機(jī)速度模擬量輸出給主控PLC。
本發(fā)明實施例所述擴(kuò)展模塊用于整個系統(tǒng)的各模擬信號與數(shù)字信號之間 的轉(zhuǎn)化，是本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)的重要元件。
參見圖5，為本發(fā)明實施例所述擴(kuò)展才莫塊轉(zhuǎn)換示意圖。其中，通過主控PLC 為所述擴(kuò)展模塊外接直流24V電源。
如圖5所示，所述擴(kuò)展模塊包括2組子模塊，其中4DA1和4DA3為第一 子模塊；4DA2和4DA4為第二子模塊。
每組子模塊可以外接4臺直流調(diào)速器。以4DA1和4DA3組成的第一子才莫 塊為例進(jìn)行說明。所述第一子模塊包括4條通道Chl Ch4,每條通道用于外 接一臺直流調(diào)速器。
以第一子模塊的第一通道Chl為例，結(jié)合圖4所示直流調(diào)速器進(jìn)行說明。 4DA1的Chl通道的管腳V+接某臺直流調(diào)速器的管腳A4,其管腳VI-接所述 直流調(diào)速器的管腳Al; 4DA3的Chl通道的管腳V+接所述直流調(diào)速器的管腳 A7，其管腳VI-接所述直流調(diào)速器的管腳Al。
本發(fā)明實施例提供一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，包括人機(jī) 界面、主控PLC、擴(kuò)展模塊、至少兩個直流調(diào)速單元；其中，每個直流調(diào)速單 元均包括一臺直流調(diào)速器、 一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋電機(jī)；由所述主 控PLC定義一臺直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，其余直流調(diào)速器均為邏輯 從直流調(diào)速器；各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過模擬量通道形成環(huán)形 互鎖連接，傳輸轉(zhuǎn)矩分量。采用本發(fā)明實施例這種環(huán)形互鎖結(jié)構(gòu)，可以使得當(dāng)作為邏輯從直流調(diào)速器 的某一臺直流調(diào)速器出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)能自動停止運(yùn)行。此時，邏輯主直 流調(diào)速器將以待速狀態(tài)運(yùn)行，作為邏輯從直流調(diào)速器的其他直流調(diào)速器停止運(yùn) 轉(zhuǎn)。由此，擺脫了對單個直流調(diào)速器依賴性很高的缺點(diǎn)，就算主編碼器發(fā)生故 障，也不會出現(xiàn)飛車的危險，使得本發(fā)明實施例所述電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)械故障 率低，能夠保證后牽伸機(jī)傳動設(shè)備長期處于良好的工作狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)質(zhì) 量和生產(chǎn)效益。
本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)中，多臺直流調(diào)速器之間采用速度閉環(huán)控制方式， 加入人工界面，能夠更加清楚直觀的看到直流調(diào)速器和直流電機(jī)的生產(chǎn)速度、 運(yùn)行情況、故障狀態(tài)等，有利于現(xiàn)場操作和故障診斷，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的 穩(wěn)定性。而且，本發(fā)明實施例所述電氣傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單可靠，可以大大減 少人工維護(hù)量，降低事故發(fā)生率，延長后牽伸機(jī)的使用壽命，降低廢絲率。
本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)中，其整個系統(tǒng)的倍率計算過程均由主控PLC獨(dú) 立完成后，在人機(jī)界面上能夠直觀看到，同時也可以通過人機(jī)界面在線進(jìn)行調(diào) 整。本發(fā)明實施例通過采用人機(jī)界面，能夠在其上進(jìn)行一4建操作，不需要操作 人員在每臺變速器之間進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，能夠節(jié)省時間，提高工作效益。
同時，對現(xiàn)有技術(shù)而言，由于交流異步滑差電機(jī)正常運(yùn)行時，其轉(zhuǎn)速不是 固定的，而是會因負(fù)載的變化而稍許變化，而且傳統(tǒng)后牽伸設(shè)備在轉(zhuǎn)動過程中 五臺減速機(jī)作用在同一個軸的(剛性連接)，首先要求五臺減速機(jī)力矩必須一 致，(通常說負(fù)荷平衡)，也就是說五臺牽伸機(jī)運(yùn)行時速度和轉(zhuǎn)矩必須同步。而 本發(fā)明實施例采用直流電機(jī)，其恒轉(zhuǎn)輸出和轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載波動的特性而變化。 通過直流調(diào)速有效控制可使其輸出轉(zhuǎn)速保持恒定。因此本發(fā)明實施例所述系統(tǒng) 可兼顧速度精度高與轉(zhuǎn)矩平衡好的優(yōu)點(diǎn)，減少了對機(jī)械的沖擊，能夠手自一體 的滿足不同牽伸工藝的要求。
傳統(tǒng)的后牽伸設(shè)備現(xiàn)場測試結(jié)果
1) 當(dāng)]^>10%時，其轉(zhuǎn)速精度為0.015% ;
2) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)距線性<7°/0 ;
3) 系統(tǒng)速度上升時間26ms ;
4) 轉(zhuǎn)距在恒磁范圍N> 1°/。時，其轉(zhuǎn)距精度為<5.5% ;5) 轉(zhuǎn)距上升時間為15ms ;
6) 轉(zhuǎn)距波動為8% 。
對本發(fā)明實施例所述HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場測 試，可以達(dá)到以下的平衡
1) 當(dāng)N〉100/。時，其轉(zhuǎn)速精度為0.0005% ;
2) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)距線性<1% ;
3) 系統(tǒng)速度上升時間15ms ;
4) 轉(zhuǎn)距在恒磁范圍N> 1%時，其轉(zhuǎn)距精度為<1.5% ;
5) 轉(zhuǎn)距上升時間為5ms ;
6) 轉(zhuǎn)距波動為1% 。
由此，可以進(jìn)一步證明本發(fā)明實施例所述電氣傳動系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)的機(jī) 械故障率，保證后牽伸機(jī)傳動設(shè)備長期處于良好的工作狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)質(zhì) 量和生產(chǎn)效益。
以上對本發(fā)明所提供的一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，進(jìn)行
以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于 本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均 會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括人機(jī)界面、主控PLC、擴(kuò)展模塊、至少兩個直流調(diào)速單元；其中，每個直流調(diào)速單元均包括一臺直流調(diào)速器、一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋電機(jī)；所述人機(jī)界面的信號輸入/輸出端接所述主控PLC的第一通訊串口；所述主控PLC的第二通訊串口分別與各直流調(diào)速單元的每臺直流調(diào)速器的通訊串口相連；所述主控PLC的數(shù)字輸入/輸出端接擴(kuò)展模塊的數(shù)字輸入/輸出端，所述擴(kuò)展模塊的模擬輸入/輸出端接各直流調(diào)速器的模擬輸入/輸出端；所述主控PLC定義一臺直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，其余直流調(diào)速器均為邏輯從直流調(diào)速器；各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過模擬量通道形成環(huán)形互鎖連接，傳輸轉(zhuǎn)矩分量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過;^擬量通道形成環(huán)形互鎖連接具體為所述邏輯主直流調(diào)速器的輸出接第一邏輯從直流調(diào)速器的輸入；所述第一邏輯從直流調(diào)速器的輸出接第二邏輯從直流調(diào)速器的輸入；如此依次循環(huán)，形成環(huán)形連接；邏輯主直流調(diào)速器輸出自身轉(zhuǎn)矩分量給第一邏輯從直流調(diào)速器；第一邏輯從直流調(diào)速器將所述邏輯主直流調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩分量作為附加轉(zhuǎn)矩，同時再將自身的轉(zhuǎn)矩分量傳輸至第二邏輯從直流調(diào)速器；如此依次循環(huán)，形成環(huán)形互鎖連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯主直流調(diào)速器工作在P-I模式，其比例積分P243:0;所述邏輯從直流調(diào)速器工作在P it式，其比例積分P243=l。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特征在于，每個直流調(diào)速器均配備RS-485串行協(xié)議通訊接口，通過Modbus串行協(xié)議通訊分別與所述主控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)交換包括速度、給定值、控制字、以及狀態(tài)字的通訊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特 征在于，所述主控PLC通過控制字和狀態(tài)字讀寫直流調(diào)速器的狀態(tài)和命令。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特 征在于，所述主控PLC對各直流調(diào)速器的速度和轉(zhuǎn)矩建立實時監(jiān)控。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特 征在于，所述主控PLC將實時監(jiān)控得到的直流調(diào)速器運(yùn)轉(zhuǎn)情況或故障信息輸 出至人機(jī)界面，向操作人員顯示。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特 征在于，所述主控PLC發(fā)送控制字給各直流調(diào)速器，自動實現(xiàn)邏輯主直流調(diào) 速器和邏輯從直流調(diào)速器的運(yùn)行與速度調(diào)節(jié)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，其特 征在于，所述擴(kuò)展模塊包括2組子模塊；每組子模塊包括4條通道；每條通道 用于外接一臺直流調(diào)速器。
全文摘要
本發(fā)明具體公開了一種HSHM-PE纖維后牽伸機(jī)電氣傳動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括人機(jī)界面、主控PLC、擴(kuò)展模塊、至少兩個直流調(diào)速單元；其中，每個直流調(diào)速單元均包括一臺直流調(diào)速器、一臺直流電機(jī)、以及一臺測速反饋電機(jī)；所述主控PLC定義一臺直流調(diào)速器為邏輯主直流調(diào)速器，其余直流調(diào)速器均為邏輯從直流調(diào)速器；各個直流調(diào)速單元的直流調(diào)速器之間通過模擬量通道形成環(huán)形互鎖連接，傳輸轉(zhuǎn)矩分量。采用本發(fā)明所述電氣傳動系統(tǒng)，能夠降低電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)械故障率，使后牽伸機(jī)傳動設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，從而有效地提高生產(chǎn)效益和質(zhì)量。
文檔編號H02P5/68GK101651441SQ20091016194
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者吳傳清, 吳志泉, 張遠(yuǎn)軍, 林明清, 汪利民, 波 高 申請人:湖南中泰特種裝備有限責(zé)任公司