曲靖市西门子模块代理商

1 引言

浆纱机的张力大小直接影响产量。旧式浆纱机采用机械式传动机构，张力调节范围较窄。随着设备的老化机械零件的磨损，张力逐渐下降。更换机械零件不便及费用的居高不下促使企业下决心对其进行改造。

(1)改造对象：浆纱机——大雅兴业股份有限公司生产。

(2)改造思路：改造浆纱机织轴张力控制系统由变频器控制，使其张力大小易于调节;改造控制系统，使其半自动化，更易控制、方便监视、减少维修量。

2 改造方案

将浆纱机织轴张力控制系统由原来的机械张力控制改为由艾默生plc、变频器td3300系统集成控制。拆除浆纱机织轴的机械传动装置，将原浆纱机动力电机(22kw)经新增传动减速装置直接拖动浆纱机织轴，新增一普通电机(11kw)取代原动力电机拖动原系统的其他部分(精轴、锡林、压辊等)。保留浆纱机上的一次传感器。

3 方案实施

3.1 砂浆机工艺参数

大雅浆纱机设备及工艺参数：车速(线速度)2~60米/分。一般正常车速38米/分。张力2000~5000牛/米。织轴空芯卷径116mm、220mm两种。织轴大卷径(满轴)小于500mm。主电机 y系列普通电机 4极 11kw。织轴电机 y系列普通电机 4极22kw。

3.2 传动参数设计

(1)计算张力电机到织轴的减速比：减速比<=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/大车速(线速)=(0.116×3.14×1460)/60=8.87

(2)复核电机功率：电机功率>=(大张力×电机额定转速×大织轴半径)/(传动比×9549)=(5000×1460×0.25)/(8.87×9549)=21.5kw

(3)确定参数：经计算减速比应确定为8.8左右。厂方在改造时受自身条件影响，决定将减速比提高到1。大车速=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/减速比=(0.116×3.14×1460)/1=40.46经厂方确认大车速满足工艺要求。随确定减速比为1。速度编码器选用600线旋转编码器，一并交厂方安装。(建议旋转编码器选用600线以上产品，太低影响系统性能;安装时要小心不要对其实施太大的冲击，以免损毁。)

(4)主变频器参数设定(如表2)：根据浆纱机实际情况张力控制系统的主机变频器选择无速度反馈开环矢量控制方式的td3000-t40110g变频器。变频器采用端子控制。

(5)张力变频器参数设定(如表3)：张力变频器(td3300-4t0300g)采用开环张力转矩模式(f3.06=3)，线速度采于主变频器的运行频率输出。控制方式同样采用端子控制方式。

3.3 触摸屏组态

触摸屏选用hitech pws6600-s屏。为了提高系统的时效性能，plc与其交换数据的地址尽量选择一组连续的plc地址。

4　plc编程设计

4.1 接口硬件

plc是整个控制系统的中枢，由于浆纱机无现场模拟量输入输出故选用一台主机即可。本案选ec20-3232bra。其主要任务为控制两台变频器的动作并通过rs485通讯端口与变频器交换数据(考虑到通讯的延迟及准确性，开关量不采用通讯方式。数据交换采用周期读取模式并控制在1秒内)。

开关量包括主变频器运行停止动作(按钮控制);主变频器升降速动作(按钮控制);张力变频运行停止动作(保持型按钮控制);张力变频张力使能(为检修特设);张力变频卷径复位(按钮控制);确定打印输出。

通讯数据根据光电开关计算的车速(现速度);计算总长;计算匹长;计算匹数;读取张力变频器张力值;读取张力变频器计算的卷径值;改变张力变频器张力设定;改变张力变频器初始卷径;长度、匹数清零;确定系统所处的状态。

4.2 编程设计

大雅浆纱车车头装有一个测量行车长度的光电开关。经检测其输出脉冲为10公分一个脉冲。对于测量匹长完全满足工艺要求，但用于测量车速其刷新速度必然很慢。因此增加一个外部中断检测两个脉冲的间隔时间，换算出行车速度。

5 张力变频器调试

5.1 参数设置

为保证参数的准确性，将艾默生td3300-4t0220g工程型矢量变频器参数初始化，恢复出厂设置。控制方式选择 f0.02=1(闭环矢量控制)检查编码器是否正常。fb.00=600;按运行键，查看运行是否正常。如果变频器只在2hz左右工作或启动过流，显示电流很大。则可能是编码器接线错误、每转脉冲错误、编码器的方向反等原因;如果是低速运行正常，高速过流则可能是编码器的联轴器松动高速打滑的原因。设定机械传动比：

f1.00=1(一定要准确)。电机调谐：按照电机设定电机参数。电机调谐时必须断开电机与负载的连接。调谐过程是自动完成的，如果调谐时电机长时间不能转动起来，说明电机参数严重不符或电机有故障。重新输入电机参数或更换电机。电机方向确认：一般定义为fwd控制时电机的运行方向为实际需要的方向。惯量调谐：将电机与负载(减速系统)断开(空载)调谐。

首先用默认参数调谐。完毕后将加减速时间1设为20秒，惯量自学习转矩设定1设定为10%，惯量自学习转矩2设定为20%，再进行调谐。完毕后，参数自动保存在fc.09——fc.12中。记录fc.09——fc.12的参数值，然后将fc.09——fc.12参数清零，待初调系统稳定后再输入。

5.2 张力控制试车

不挂纱测试整车按钮动作是否正常，并排除故障。通过触摸屏输入初始卷径、设定张力;查看触摸屏显示数值是否与变频器显示的数据一致。上纱。设定张力值为1000;启动主变频低速运行;上轴;手动将纱线绕轴一周并绷紧纱线;启动张力变频。查看张力是否合适。停车。修改设定张力。重复3至5步。直到满足工艺要求(注意：修改张力一定要停车)。

5.3 输入参数fc.11材料惯量补偿系数

fc.11用来补偿系统加减速过程中克服材料转动惯量所需的额外转矩，设定参数应为材料密度与卷轴长度的乘积，材料密度的单位为千克/米，卷轴长度单位为米。实际操作时输入计算值的1/3，并根据系统运行情况调整。本系统输入fc.11=200.

注意：此参数输入后有可能导致卷轴反转，手动调整此参数可避免反转。

5.4 调试中出现的问题

(1)惯量调谐电机不转：惯量自学习转矩设定1与惯量自学习转矩设定2数值偏小，适当加大即可。

(2)系统低速时抖动：浆纱机开车过程中在操作工整理纱线、换轴时不准停车，而是运行在一个特定的爬行速度。此速度主变频运行在2hz以下。此时张力变频器工作在开环张力转矩模式不满足张力变频器工作条件。由于速度很低纱线行走长度有限，经用户确认不影响整体工艺要求。

(3)换轴时加张力绷断纱线：此故障为操作工操作不当引起。换轴没有按规定按下卷径复位按钮。

6 结束语

浆纱是棉纺织厂整理车间的重要工序。合理的浆纱张力对织布、印染等后续工序影响巨大。随着企业的发展及市场的变化，石家庄常山纺织集团第五分公司根据自身的工艺要求，提出了对旧式的大雅浆纱机改造的要求，项目实施取得预期效果。

1 引言

现代化工企业为了确保安全生产设计有基于plc技术的esd安全联锁停车系统。当工艺过程中发生超温、超压、超液位等危险情况下，plc系统准确停车，确保化工生产过程不发生着火、爆炸等重大事故。

但是如果plc联锁系统自身故障干扰等原因，可造成系统非正常停车，会给企业带来有时是重大的损失。作者从事plc联锁系统设计维护技术改造几十年的经验，对以下几种问题提出自己的看法与观点，供同行参考。

2 故障原因分析及对策

2.1 硬故障造成停车

(1)接线松动造成停车。大部分plc系统外部接线方式为正常带电吸合，断电停车，显然，接线螺丝松动，就可以造成停车故障。这种停车故障占企业停车的大多数，平时注意维护，有检修机会注意检查线路，紧固接线螺丝，则可以避免。

(2)继电器、按钮触头松动造成停车。继电器、按钮等接触触点是靠弹簧压力来保持紧密接触。当使用时间长或产品质量差时，弹簧过早出现疲劳而松动，造成停车故障发生。

应对措施是：

定期更换继电器、按钮等元器件;(有一机组继电器联锁系统曾多次出现莫名其妙的停车，后来发现继电器触头接触不良，更换继电器故障消除)。

双触点并联接线(对于断开停车)。

(3)一次检测元件的损坏造成停车。一次测量元件如：变送器、传感器、压力开关、温度开关、流量开关等突然损坏，即可造成停车故障，应对措施：

三选二方式：选用三个元件测量。三选二方式停车如压力开关等可采用此办法。

二选二方式：选用二个测量元件测量。同时动作时停车，如双支热偶、热阻等。

二选一智能切换方式：选用二个测量元件测量，如双支热偶、热阻等。一主一备，当检测主测量元件开路时，自动切换到备用测量元件工作。

定期更换：选用质量高、可靠性高的一次测量元件定期更换，更换下来的测量元件可降级使用。

(4)plc本身硬件故障造成停车。由plc本身由于卡件损坏而引发停车，可采用：

cpu卡、i/o卡、通信卡双冗余方式;

三个plc运行在三选二方式;

三选二plc(如esd)。

2.2 通讯故障造成的停车

plc与dcs本身故障率很低，但plc与plc或plc与dcs间通讯故障发生率偏高。dcs内停车联锁信号通过通讯口传到plc进行停车时，由于通讯中断则发生停车大事故。应对措施：

(1)系统设计时尽量少用通讯口传递联锁信号，可采用单plc控制系统或单dcs系统或dcs系统自带esd子站系统。

(2)通过plc硬卡件i/o与dcs硬卡件i/o连线对接方式传递联锁信号。

(3)模拟信号可用隔离分配器一分为二，一路进dcs显示报警，一路进plc联锁停车。

2.3 干扰故障造成的停车

(1)雷电造成的干扰。

装在塔顶或高处的变送器、调节阀限位开关容易受到强雷电的干扰，采取的对策是选用封闭式电缆金属桥架，桥架之间焊接螺丝并用接地线连接，还要将接地线穿过穿线管与变送器保护箱焊接螺丝联接。保护箱采用金属保护箱。

(2)静电造成的干扰。

i/o端子来自现场的电缆会积累静电，有时静电会很高，使plc输入卡误导通而引发停车。应对措施：plc i/o端子并接电容以释放静电积累。

进入plc控制室内不穿防静电服，穿化纤外衣，内穿毛衣,在脱衣时会产生很高的静电，对机柜放电，易造成plc死机故障，造成系统停车。要特别注意这种情况，机房重地，闲人免进，并有规章可循。

(3)220v交流电压对plc 24v i/o回路干扰造成停车。

plc 24v i/o回路(开关量)大部分来自现场开关信号，24v线路与220vac线路出现并行走线或同穿一根电缆穿线管时，220vac大电压对24v产生了干扰。可出现plc开关量卡输入指示灯低频烁动或瞬间导通一下等故障现象而造成停车。应对措施：

电缆桥架设计时，把4-20ma模拟量信号线、plc 24v i/o开关量信号线、220vac电源线或信号线分槽敷设。

plc i/o端子上并接50-100μf电容，以释放大的交流电信号。

plc采用220vac输入卡件，以提高导通门坎电压，增强抗干扰能力。

plc i/o开关量回路供电电源采用隔离加净化电源。

进plc i/o开关量输入卡前加继电器隔离，继电器的抗干扰能力比plc卡强，可以有效阻断干扰信号造成的误动作停车。

常开触点变成常闭触点。正常生产中如果现场触点是常开的，闭合停车。这种触点易受到干扰(因为正常为电压型)。可以采用取其常闭触点，正常生产过程中闭合，断开停产，则抗干扰能力增强(因为正常为电流型)。

(4)软件抗干扰措施。

软开关频蔽法：例如，一设备总停车信号a常出现干扰误动作而停车，而引起该设备停车的8路信号却没有动作。经分析，如果8路信号任一路出现动作后应该出现a信号停车。而8路信号都没有动作时，则不应该出现a信号停车，出现a信号则为干扰信号。显然再增加一个用8路信号的常开触点(正常闭合)串联与a信号常开触点(正常闭合)并联，则可有效地频蔽了干扰信号。这里要注意的是，出现a信号停车只有且唯一是由8路信号引起的，没有其他因素。否则，不能用此方法。

加软延时器法：此方法为常用方法。加延时频蔽掉频率较快的干扰，但延时时间要考虑工艺与设备能够承受的小时间，否则会发生意外。

二位阀软件抗干扰法：二位阀限位开关经常出现误动作信号而实际阀未动作，可采用二限位开关信号互为互锁条件，可有效避免了干扰信号。要注意阀卡在中间位置对化工系统会产生什么影响，以确认能否采用此法。

(5)变频器电磁辐射干扰造成停车。

有些情况下plc的输出4-20ma到变频器输入端、变频器输出4-20ma到plc的输入端进行连接。由于变频器产生高次谐波，所以在plc的输入端和输出端都出现了较大的干扰，使plc系统无法正常运行。应对措施：

输入端和输出端都加隔离卡，可以有效地阻断干扰信号。

plc输入卡和输出卡各通道间都必须是相互隔离的。

4-20ma模拟量信号电缆要单独走屏蔽电缆桥架或钢管穿线管。

3 结束语

plc系统抗干扰排除误动作，一直是化工自动化行业一大难题。对于故障的排除，要不断地积累经验，细心观察才能找出问题所在，特别是干扰问题，现象无重复，偶然性太大，千变万化，是棘手的。只有通过实践经验的积累，才能从千变万化中找出规律，得出正确的结论，加以解决。

当然，千万要记住，矫枉不可过正，一味地采取加大抗干扰的力度，可能造成不停车(正常工艺停车时)故障，例如二选二(要慎用)，可能造成不能停车的大事故，毕竟我们的联锁系统主要的任务是停车，这样大限度地保证安全，安全才是第一位的。