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1 引言
織物在練漂和印染過程中，由于經(jīng)受很多次機(jī)械的經(jīng)向拉力作用，使織物經(jīng)向伸長，緯向收縮，產(chǎn)生如幅寬不勻、布邊不齊、緯紗歪斜等現(xiàn)象。為了克服上述缺點(diǎn)，織物必須經(jīng)過拉幅整理。拉幅整理是根據(jù)棉纖維在潮濕狀態(tài)下具有一定可塑性的特性，在干燥過程中，調(diào)整經(jīng)緯紗在織物中的狀態(tài)，將織物門幅拉至規(guī)定尺寸，達(dá)到形態(tài)穩(wěn)定的效果。
針鋏鏈?zhǔn)嚼ㄐ蜋C(jī)是實(shí)現(xiàn)拉幅功能的機(jī)械，它由進(jìn)布架、軋車、整緯裝置、烘筒，熱風(fēng)烘及落布架等組成。工作時(shí)，定型機(jī)夾住布邊逐漸拉寬，并緩緩的干燥，從而獲得暫時(shí)的定型。主傳動(dòng)部分由主、從兩根鏈條組成，要求它們位置高度同步，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的緯斜率在5mm之內(nèi)，動(dòng)態(tài)加減速過程可在40mm之內(nèi)，但穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)應(yīng)立即消除，且不能有累計(jì)誤差。以前的方案使用機(jī)械同步，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件多，成本高，安裝難度大，維護(hù)成本高,運(yùn)行起來噪音也很大，現(xiàn)在較流行的是使用高檔plc+變頻器的控制方式，主、從鏈分別由兩臺(tái)交流異步電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，在機(jī)械上不加任何連接，由plc測量位置偏差并計(jì)算輸出頻率來分別控制兩臺(tái)變頻器以達(dá)到位置同步。該方案的主要缺點(diǎn)是plc需配置高速計(jì)數(shù)模塊，編寫控制位置同步的程序難度高，使得系統(tǒng)成本高、開發(fā)周期長，并且通訊控制有延時(shí)使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度一般。本文介紹一種使用sb80b變頻器實(shí)現(xiàn)主、從兩根鏈條的位置同步而不需外加任何位置同步控制設(shè)備的方案。

2 森蘭sb80b變頻器簡介
sb80b變頻器是森蘭變頻器制造有限公司自主開發(fā)的新一代低噪聲、高性能、多功能的工程型矢量控制變頻器。它應(yīng)用極其廣泛，這主要得益于它的模塊化設(shè)計(jì)及多種選配件，模塊有兩個(gè)層次:通用功能模塊，如pid控制、多段頻率、自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行等;行業(yè)專用功能模塊，如位置控制，紡織應(yīng)用、恒壓供水應(yīng)用等。它還具有豐富的可編程模塊，功能非常完整，編程靈活方便，包括:兩個(gè)多功能比較器、兩個(gè)邏輯單元、兩個(gè)定時(shí)器、一個(gè)計(jì)數(shù)器(高速計(jì)數(shù)方式可對高達(dá)300khz的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù))、四個(gè)算術(shù)單元和一個(gè)低通濾波器。用戶可以根據(jù)需要對sb80b的資源進(jìn)行編程，既可以利用它的可編程功能模塊來配合專用功能模塊的使用，也可以和通用功能模塊配合來實(shí)現(xiàn)更多行業(yè)的更廣泛的功能。
sb80b的高速計(jì)數(shù)方式可對從脈沖編碼器接口進(jìn)來的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中從a通道進(jìn)入的脈沖為加信號(hào)，b通道進(jìn)入的脈沖為減信號(hào)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)偏差可以通過功能碼查詢。
sb80b還內(nèi)置功能完備的過程pid，除了完成常規(guī)的閉環(huán)控制外，還可把pid的輸出加在變頻器的輸出頻率上實(shí)現(xiàn)對頻率的實(shí)時(shí)修正，這在很多閉環(huán)控制場合必不可少。pid的輸入和反饋通道有多種選擇，反饋信號(hào)還可以設(shè)置為模擬量的多種運(yùn)算結(jié)果。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
考慮到不能有位置累計(jì)誤差的要求，故即使非常精確的速度控制也無法滿足要求。我們必須把位置作為一個(gè)反饋信號(hào)來控制變頻器，才能達(dá)到消除累計(jì)誤差的目的。因此，需在主、從電機(jī)的傳動(dòng)裝置上都裝脈沖編碼器，利用sb80b的高速計(jì)數(shù)器來對編碼器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以達(dá)到記錄當(dāng)前位置偏差的目的。使用兩臺(tái)變頻器分別驅(qū)動(dòng)主、從兩臺(tái)電機(jī)，主變頻器無特殊要求，只需開環(huán)運(yùn)行，從變頻器采用sb80b，它的pid修正頻率功能可以根據(jù)得到的位置偏差不停的修正輸出頻率，以達(dá)到位置同步。
需要注意的是，主、從傳動(dòng)裝置的脈沖編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)必須相等，否則主、從鏈每個(gè)脈沖代表的位置量不同，將無法實(shí)現(xiàn)同步控制。
圖1為利用sb80b實(shí)現(xiàn)位置同步的實(shí)現(xiàn)原理圖。

圖1 拉幅定型機(jī)主、從鏈位置同步實(shí)現(xiàn)原理圖
在拉幅定型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的其他部分需要和主傳動(dòng)速度成一定比例變化，這可以外加一個(gè)普通plc計(jì)算后由通訊給定。圖2是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的框圖。
人機(jī)界面是輸入系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)備，plc根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的參數(shù)通過串行口把控制命令發(fā)送給各變頻器，如主鏈給定速度，控制命令等;兩臺(tái)變頻器分別驅(qū)動(dòng)主、從鏈上的兩臺(tái)電機(jī)，主變頻器使用開環(huán)vf控制，主電機(jī)的傳動(dòng)裝置接pg，pg信號(hào)的a相接在從變頻器的編碼器接口的a-端子上;從變頻器也使用開環(huán)vf控制，并選擇pid作速度修正，從電機(jī)的傳動(dòng)裝置的pg信號(hào)的a相接在從變頻器的編碼器接口的b-端子上。激活高速計(jì)數(shù)器功能，這樣，如果主鏈速度比從鏈速度快，計(jì)數(shù)器值增加，反之減少。計(jì)數(shù)偏差代表兩根鏈條的位置累計(jì)誤差，若偏差大于0，表示主鏈的位置超前，反之表示主鏈的位置滯后。計(jì)數(shù)偏差經(jīng)過算術(shù)單元處理后作為pid的反饋量輸入(pid給定量設(shè)為0，意為調(diào)整的目標(biāo)是沒有位置偏差)，經(jīng)過pid調(diào)節(jié)后加在從變頻器的輸出頻率上。系統(tǒng)其他部分的電機(jī)的運(yùn)行頻率由plc根據(jù)主變頻器的輸出頻率計(jì)算得到。

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調(diào)試步驟如下:
（1） 首先確保接線無誤，主、從電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致;
（2） 為了獲得更好的控制性能，分別對主、從電機(jī)進(jìn)行一次電機(jī)參數(shù)自整定，具體步驟請參見sb80b的用戶手冊;
（3） 給出運(yùn)行命令，觀察pu-19(計(jì)數(shù)器偏差，表示位置偏差)，調(diào)節(jié)f6-06(pid的比例增益1)和f6-07(pid的積分時(shí)間1)至一個(gè)合適的值，使得pu-19的值最穩(wěn)定，且保持在0左右。參數(shù)調(diào)節(jié)不適當(dāng)，易產(chǎn)生位置超調(diào)或響應(yīng)太慢，很難達(dá)到理想的控制效果，實(shí)際的位置可能會(huì)不停的在超前和滯后之間振蕩，也可能始終有一個(gè)靜差無法消除。設(shè)傳動(dòng)裝置每旋轉(zhuǎn)一圈鏈條走動(dòng)1m，主、從傳動(dòng)裝置上的脈沖編碼器均為1000p/r，cl-27設(shè)為10000時(shí)，則pu-19偏差為0.01％,代表實(shí)際的位置偏差為主鏈超前(0.01％×10000÷1000 p/r÷1圈/m)＝1mm。實(shí)際系統(tǒng)經(jīng)我們多次調(diào)整pi參數(shù)后，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的誤差在3mm以內(nèi)，加減速和急停時(shí)的誤差在8mm以內(nèi)，且能實(shí)時(shí)修正，精度超過了先前的方案和用戶的期望，用戶非常滿意。

5 結(jié)束語
本方案僅用變頻器就實(shí)現(xiàn)了高精度的位置同步控制，與該系統(tǒng)以前使用的高檔plc+變頻器的方案相比，有以下優(yōu)點(diǎn):
（1) 開發(fā)難度很低，只需設(shè)置變頻器功能碼，無需為plc增加高速計(jì)數(shù)模塊并編寫復(fù)雜的plc控制程序;
（2) 修正是直接在從變頻器中完成的，故控制延時(shí)小、響應(yīng)速度快，修正精度高、效果好;
（3) 成本低。實(shí)現(xiàn)同步只需要使用sb80b變頻器，若要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)，只需購買一個(gè)具備通訊功能的普通性能的plc即可，無需配置高速計(jì)數(shù)模塊;
可見，在拉幅定型機(jī)上使用sb80b變頻器，精度高，成本低，系統(tǒng)組成簡單，工作穩(wěn)定可靠。