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3.3.2共直流母線系統(tǒng)
在整個生產(chǎn)流程當中，核心部分在一、二、三牽，它關系到絲的粗細，質(zhì)量的好壞。而二牽——牽伸一為主要牽伸部分，其牽伸比在3倍左右（線速度比值），三牽——牽伸二為第二牽伸部分，牽伸比為1.2左右。因為線速度速比的關系，使得一牽在正常運行時始終處于制動狀態(tài)，而二牽也是大部分時間也處于制動狀態(tài)。這樣，一牽和二牽在生產(chǎn)過程中，將產(chǎn)生大量的能量，采用傳統(tǒng)的能耗制動的方法，將產(chǎn)生大量的能源的浪費。鑒于這一點，在本文中，我們提出了一種新的解決方案——采用共直流母線技術，這一新的技術，充分地利用了因制動而發(fā)出的電能。
在系統(tǒng)中，我們充分利用了變頻器的特性，將一牽和卷曲的變頻器共用母線1，二牽和三牽共用母線2，導絲和疊絲的變頻器將不接電源而直接接于母線1上面。分成兩條母線并聯(lián)，進行發(fā)電－電動結(jié)合，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時還能保持共直流母線的優(yōu)越性。
按照以上思路，后紡部分牽伸段的變頻器線路圖如下：
圖5 牽伸部分線路圖
共母線的四臺變頻器都通過接觸器和熔斷器后，將自己的母線接到共用母線上面去，接觸器的通斷由變頻器的PA－PC輸出READY信號控制，針對共母線方案，在變頻器的功能碼當中還增加了一個功能FA.16（READY延時輸出），在調(diào)試時根據(jù)變頻器的功率的大小，設置不同的延時輸出時間，保證先把功率大的變頻器接到母線上面。每臺共母線變頻器的接線如圖四所示，頻率由總線給定，運行命令由端子給定。
圖6 牽伸變頻器接線圖
這樣，從工藝上考慮，55KW發(fā)出電可以供應30KW/5.5KW/7.5KW使用，而90KW發(fā)出的電可以供應110KW使用，節(jié)約了大量的能量。
在此方案中，通過對后紡所用的TD3000變頻器進行有效的組合，采取共直流母線技術，節(jié)約了大量的能量，極大的降低了生產(chǎn)成本。采用通訊控制后，很方便的形成了整個系統(tǒng)的速度的閉環(huán)，有效的保證了各工藝段的同步過程，而變頻器采用閉環(huán)矢量，提高了速度的精度。這種方案低的推出，對化纖生產(chǎn)將產(chǎn)生很大的影響。
3.3.2PROFIBUS總線系統(tǒng)
在后紡部分，采用了PROFIBUS總線控制系統(tǒng)，分為三個部分：變頻器調(diào)速系統(tǒng)、上位機、人機界面。在整個系統(tǒng)中，變頻器的速度給定、啟動命令、速度的監(jiān)控的都通過PLC實現(xiàn)，同時在生產(chǎn)線的旁邊，設有一個人機界面，與PLC進行總線通訊,在人機界面上，可以進行各個環(huán)節(jié)的速度的設定、牽伸比的設定、啟動、停車、生產(chǎn)線的監(jiān)控等。
3.3.3生產(chǎn)線整線速度閉環(huán)系統(tǒng)
在整個后紡生產(chǎn)中，各個牽伸的速度的大小，將直接影響到纖維絲的質(zhì)量的好壞。影響纖維絲質(zhì)量好壞主要表現(xiàn)在兩個方面：
（1） 單臺變頻器的速度的精度；
（2） 各牽伸之間的速度的關系，也就是要保證張力恒定；
在單臺變頻器上，我們選擇了速度精度很高的TD3000系列矢量型變頻器，并采取了閉環(huán)矢量控制，在每臺牽伸的變頻器上，增加了旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度達到了0.05%。
考慮到各個牽伸之間的關系，各個牽伸之間的速度必須進行嚴格的控制，在任何時候，要保證各個牽伸之間的速度的比值是一個恒定值。因此，我們在單臺閉環(huán)矢量的基礎上，增加了整條生產(chǎn)線的速度閉環(huán)控制。因在后紡部分用到了PROFIBUS總線控制，這樣，就在上位機中，對整車的速度進行實時監(jiān)控并計算，并選擇一個參考點，一旦計算出某個環(huán)節(jié)的變頻器的實際速度不符合要求，上位機立即給出頻率修改指令，調(diào)整這一臺變頻器的速度，保證整線的速度之間的比例關系恒定。
4、調(diào)試過程
在前紡、后紡的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，因后紡用到的閉環(huán)矢量控制，又有新的技術共直流母線技術，因而在調(diào)試過程中主要集中在后紡這一部分。 在這一階段的調(diào)試中，首先要確保共直流母線的可靠性，設置變頻器開環(huán)矢量運行，進行電機參數(shù)辨識，調(diào)試通訊正常。
觀察制動單元的工作情況，在整個過程中，制動單元都沒有投入工作，監(jiān)控直流母線的電壓，兩條母線的電壓都在520V左右，處于制動狀態(tài)的變頻器發(fā)出的電基本被消耗掉。事實證明，共母線的應用方案，在這種既有發(fā)電又有電動的系統(tǒng)當中使用，效果是非常明顯的。
整個工藝過程，存在絲的拉伸，要嚴格保證各工藝段的同步，才能保證絲的質(zhì)量。同步過程的調(diào)試是，首先確定一臺變頻器的速度做為整條生產(chǎn)線的主給定，然后PLC通過通訊讀取各變頻器的實際運行頻率，根據(jù)相互之間設定的牽伸比的關系，進行實時計算，做為其他變頻器的設定頻率。按照這種方案，實際上是由PLC通過軟件對整條生產(chǎn)線做了一個速度的閉環(huán)。變頻器按照牽伸比和減速比設置各自的加減速時間，這樣處理后，在啟動和停車時，都有了很好的同步效果。
因為滌綸絲經(jīng)過拉伸，在停車時，有收縮現(xiàn)象，表現(xiàn)在變頻器的運行頻率降到0，運行命令撤除后，滌綸絲有很大的收縮，觀察二牽和三牽之間的情況，在每次停車后，都會收縮1米多。由于每臺電機都是有抱閘的，在抱閘動作的時間上面，要和變頻器配合，抱閘動作早，則變頻器過流，抱閘動作晚，又會出現(xiàn)倒拉。經(jīng)過多次的調(diào)試，由系統(tǒng)讀取變頻器的運行頻率，當小于2HZ時，抱閘就直接動作，這樣就避免了停車時的倒拉現(xiàn)象。
5、結(jié)束語
引進艾默生公司變頻器的滌綸短纖2萬噸/年生產(chǎn)線，自投入生產(chǎn)一年多以來，一致穩(wěn)定運行，說明了艾默生TD3000變頻器共直流母線調(diào)速技術是可靠的，通過利用這一新技術，節(jié)約了大量的電能，減少了日常的維護量，而且，使用這一技術后，每年因檢修等而停機的情況也大大減少，效果非常的顯著。
近兩年，隨著化纖行業(yè)的迅速增長，不斷地有新系統(tǒng)投入設計、生產(chǎn)，由于共直流母線的優(yōu)越性，將在這些新上的線中得到廣泛的應用。
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