专利名称：纺丝机驱动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种纺丝机驱动控制系统。
技术背景目前国内纺丝生产线一般计量泵、导丝盘、一道牵伸、二道牵伸、三道牵伸组成，电 机控制方式普遍采用单变频器控制单个电机的方式，工艺控制要求后面电机速度比前面电 机速度要快才能达到纺丝的牵伸效果，因此前面电机会出现被拖动而发电现象。由于没有 公共直流母线，驱动电机的变频器之间不能进行能量分配，因此每台变频器需要独立配置 制动电阻将被因拖动产生的电能转化为热能进行消耗。这种控制方式，虽然可以利用制动 电阻消耗电能，但对纺丝牵伸造成波动，无法精确控制牵伸率，无法生产高质量的产品，同 时这种控制方式需要对整条纺丝线配置多个制动电阻，增加了设计成本及维护费用，生产 过程中无法将被拖动产生的电能进行重新利用，造成了一定的能源浪费。目前国内纺丝 生产线各电机速度调节一般采用以下方法直接调整变频器频率；采用电动电位计调整频 率；固定频率调速。直接调整变频器频率需要对变频器进行设置；电动电位计调整频率时 调整幅度难以把握；固定频率调速方法难以实现电机频率微调，以上三种方法均无法实现 整条纺丝生产线的联动调速
实用新型内容
本实用新型的目的是克服原有技术的不足之处，提供一种控制纺丝机牵伸率、解 决电机发电情况产生干扰、操作简单实用、节能的纺丝机驱动控制系统。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为该纺丝机驱动控制系统，包 括主机、可编程控制器、现场操作盘、整流单元、逆变器、制动载波器和制动电阻，其特征为 主机与可编程控制器连接，可编程控制器与现场操作盘连接，可编程控制器与逆变器通讯 模块连接，整流单元通过直流母线与逆变器、制动载波器连接，制动载波器与制动电阻连 接。本实用新型还设置有电机，电机与逆变器连接。本实用新型所述逆变器为3 40台。本实用新型利用一台整流单元将三相交流电整流为直流电向传动设备的直流母 线供电，进而公共直流母线向逆变器供电。被拖动电机产生的电能通过逆变器将产生电能 回馈于公共直流母线，驱动电机的逆变器之间对回馈能量进行消耗，解决了纺丝机存在的 拖动发电问题，达到精确控制牵伸率，降低了纺丝机的能耗。主机与现场操作盘相结合的方 式，在可靠性、稳定性、操作灵活性等各方面都有改进。本实用新型是这样实现的将三相交流电接入整流单元，整流单元转化为直流电 向公共直流母线供电，各逆变器连接到直流母线。整条纺丝线进行生产时，二道牵伸速度比 一道牵伸速度要快，一道牵伸被二道牵伸拖动发电，一道牵伸比纺丝盘速度要快，纺丝盘被 一道牵伸拖动发电，以此类推。驱动一道牵伸、纺丝盘等电机的逆变器将被拖动产生的电能回馈于公共直流母线，各逆变器之间内部分配能量，有发电，有电动，将回馈电能进行消耗， 解决了纺丝机拖动发电造成对牵伸率干扰的问题。相比于目前采用的转化为热能方式，大 大节约了能源，同时也降低了输入线电流。制动载波器直接连接到公共直流母线，制动电动 连接到制动载波器，当回馈电能过多导致公共直流母线电压过高时，制动载波器将启动制 动电阻进行消耗，保证公共直流母线电压保持在安全范围内。主机人机界面上设置纺丝线 各电机之间符合工艺要求的速度关系，可编程控制器接收到人机界面参数设定后自动计算 各电机的设定速度，通过通讯方式对各个逆变器进行速度调节。现场操作盘实现各电机启 动、停止以及运行、故障状态的显示，根据现场情况需要对电机速度进行微调时，现场操作 盘上的升速、降速按钮信号连接到可编程控制器，可编程控制器采集到信号后进行运算，将 运算结果作为该电机新的设定速度进行调速。根据整条纺丝线一般有三种速度，即生产速 度、故障速度、升头速度的工艺要求，主机人机界面设定生产速度、故障速度等参数、升头速 度等参数，通过现场操作盘或人机界面上的生产速度按钮、故障速度按钮、升头速度按钮、 整体速度升速按钮、整体速度降速按钮可以实现整条纺丝线各电机速度的整体升速、整体 降速、切换生产速度、切换故障速度、切换升头速度等功能，并且保持各电机之间的速度关 系。可编程控制器采集各电机的运行、故障信号，实现电机故障时自动将整条纺丝线降为故 障速度，便于操作人员及时排除故障。本实用新型可编程控制器采用通讯的方式与各逆变器进行数据交换，节省了大量 信号电缆，减少了设计成本，降低了施工难度和运行中故障发生的概率，通讯方式具有高可 靠性、高抗工业干扰的特点。
图1是本实用新型实施例控制电路部分主回路示意图。图2是本实用新型实施例通讯部分示意图。
具体实施方式
参见图1、图2，图1为本实用新型解决纺丝机拖动发电对牵伸率干扰问题的纺丝 机驱动控制系统控制电路部分主回路示意图。图中三相电经过整流单元1转化为直流电向 公共直流母线2供电，驱动电机的逆变器3连接到公共直流母线2，制动载波器4连接到公 共直流母线2，当直流母线2电压超过一定值时，制动载波器4将制动电阻5连接到直流回 路消耗过多的能量。所述的整流单元1将三相交流电整流为直流电向传动设备的直流母线 2供电，进而公共直流母线2可以向逆变器3供电。所述的逆变器3是一种将直流电转化为 交流电的装置。所述的制动载波器4与制动电阻5配合保证中间直流母线2电压保持在安 全范围，当公共直流母线2电压超过某个极限值时，制动载波器4将制动电阻5连接到公共 直流母线2消耗再生制动过程中产生的多余能量。图2为解决纺丝机拖动发电对牵伸率干扰问题的纺丝机驱动控制系统通讯部分 示意图。主机6设定纺丝机运行参数并将该参数传送至可编程控制器7，可编程控制器7采 集现场操作盘8上的操作信号，根据主机6的设定参数和现场操作盘8信号，可编程控制器 7通过程序执行做出对各逆变器3的启动/停止、速度调节指令，指令通过通讯方式传送给 逆变器3通讯模块9，逆变器3通讯模块9接受到指令后各逆变器3将执行相应的动作，并把执行结果通过通讯方式回传到可编程控制器7。本发明的特点是高效节能，节电率可达15% —20%，操作简单，可靠性高，抗干扰 性强，解决了纺丝机普遍存在因拖动发电造成牵伸率干扰的问题，直流母线2、可编程控制 器7与逆变器3之间的数据通讯方式降低了设计成本和施工难度，降低了故障发生的概率， 简单的操作方式降低了操作工人的劳动强度，并可实现故障时自动降速功能。本实用新型将三相交流电接入整流单元1，整流单元1转化为直流电向公共直流 母线2供电，各逆变器3连接到直流母线。整条纺丝线进行生产时，二道牵伸速度比一道牵 伸速度要快，一道牵伸被二道牵伸拖动发电，一道牵伸比纺丝盘速度要快，纺丝盘被一道牵 伸拖动发电，以此类推。驱动一道牵伸、纺丝盘等电机M的逆变器3将被拖动产生的电能 回馈于公共直流母线2，各逆变器3之间内部分配能量，有发电，有电动，将回馈电能进行消 耗，解决了纺丝机拖动发电造成对牵伸率干扰的问题。相比于目前采用的转化为热能方式， 大大节约了能源，同时也降低了输入线电流。制动载波器4直接连接到公共直流母线2，制 动电动连接到制动载波器4，当回馈电能过多导致公共直流母线2电压过高时，制动载波器 4将启动制动电阻5进行消耗，保证公共直流母线2电压保持在安全范围内。主机6上设置 纺丝线各电机之间符合工艺要求的速度关系，可编程控制器7接收到主机6参数设定后自 动计算各电机M的设定速度，通过通讯方式对各个逆变器3进行速度调节。现场操作盘8 实现各电机M启动、停止以及运行、故障状态的显示，根据现场情况需要对电机M速度进行 微调时，现场操作盘8上的升速、降速按钮信号连接到可编程控制器7，可编程控制器7采 集到信号后进行运算，将运算结果作为该电机M新的设定速度进行调速。根据整条纺丝线 一般有三种速度，即生产速度、故障速度、升头速度的工艺要求，主机6设定生产速度、故障 速度等参数、升头速度等参数，通过现场操作盘8或主机6上的生产速度按钮、故障速度按 钮、升头速度按钮、整体速度升速按钮、整体速度降速按钮可以实现整条纺丝线各电机速度 的整体升速、整体降速、切换生产速度、切换故障速度、切换升头速度等功能，并且保持各电 机M之间的速度关系。可编程控制器7采集各电机M的运行、故障信号，实现电机故障时自 动将整条纺丝线降为故障速度，便于操作人员及时排除故障。所述的可编程控制器7是一种由中央处理单元、存储器、输入/输出模块等组成的 模块化的PLC。可编程控制器7与逆变器3连接并通讯。主机6是一种实现监控、显示和改 变参数功能的控制器。现场操作盘8实现对纺丝机各电机M启停操作、状态显示、速度显示 等功能。逆变器3的数量，根据需要可以选择3-40台。以上均为本实用新型技术方案框架下的具体实施，凡是本实用新型实施例技术方 案和技术特征的简单变形或组合，均应认为落入本实用新型的保护范围。
权利要求一种纺丝机驱动控制系统，包括主机、可编程控制器、现场操作盘、整流单元、逆变器、制动载波器和制动电阻，其特征为主机与可编程控制器连接，可编程控制器与现场操作盘连接，可编程控制器与逆变器通讯模块连接，整流单元通过直流母线与逆变器、制动载波器连接，制动载波器与制动电阻连接。
2.根据权利要求1所述的纺丝机驱动控制系统，其特征在于还设置有电机，电机与逆 变器连接。
3.根据权利要求1或2所述的纺丝机驱动控制系统，其特征在于所述逆变器为3 40台。
专利摘要本实用新型公开了一种纺丝机驱动控制系统，包括主机、可编程控制器、现场操作盘、整流单元、逆变器、制动载波器和制动电阻，其特征为主机与可编程控制器连接，可编程控制器与现场操作盘连接，可编程控制器与逆变器通讯模块连接，整流单元通过直流母线与逆变器、制动载波器连接，制动载波器与制动电阻连接。本实用新型还设置有电机，电机与逆变器连接。本实用新型所述逆变器为3～40台。本实用新型具有控制纺丝机牵伸率、解决电机发电情况产生干扰、操作简单实用、节能等特点。
文档编号D01D5/12GK201762487SQ201020298709
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者汪涤, 沈建钟, 章尉春, 胡斌, 郑睿敏 申请人:郑睿敏