王　博

(安徽華電工程咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)有限公司，安徽合肥　230022)

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腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)的改造

王博

(安徽華電工程咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)有限公司，安徽合肥230022)

摘要：介紹了合肥工業(yè)大學(xué)采用西門(mén)子公司的PLC和愛(ài)默生公司的矢量控制變頻器等硬件，使用了開(kāi)放現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS-DP，成功研制和改造了中石化安慶分公司腈綸紡絲線(xiàn)及備用線(xiàn)的電氣控制系統(tǒng)。新設(shè)計(jì)的腈綸紡絲線(xiàn)電氣控制系統(tǒng)整體性能優(yōu)于原系統(tǒng)，達(dá)到了降低能耗、降低故障率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：腈綸紡絲線(xiàn)PLC變頻器程序設(shè)計(jì)

1電氣控制系統(tǒng)改造的原因和要求

1.1電氣系統(tǒng)改造的原因

中石化安慶分公司共有6條腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)，其中1-5#生產(chǎn)線(xiàn)于2005年建成，擴(kuò)建的6#生產(chǎn)線(xiàn)于2010年底完成，絲束生產(chǎn)能力為70 kt/a。采用由美國(guó)斯特林公司引進(jìn)的二步法濕法紡絲專(zhuān)利技術(shù)。

腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)的原變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是由日本安川(YASKAWA)公司自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用系統(tǒng)，其開(kāi)放性差，系統(tǒng)的維護(hù)以及擴(kuò)展都須依賴(lài)原供應(yīng)商。由于電氣控制設(shè)備的老化、專(zhuān)用系統(tǒng)廠(chǎng)商產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及售后服務(wù)期的終止，給系統(tǒng)的后期維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)展工作帶來(lái)了極大的不便。針對(duì)這種狀況，該公司決定對(duì)腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)變頻器及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改造，并同時(shí)研制一條在線(xiàn)備用線(xiàn)。

1.2電氣系統(tǒng)改造的要求

由于原驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)具有單臺(tái)與整組開(kāi)停同步和較高的速度調(diào)整、控制及纏輥檢測(cè)等功能，因此改造后的新系統(tǒng)應(yīng)在滿(mǎn)足上述功能的同時(shí)，還需進(jìn)一步解決原系統(tǒng)缺乏整體監(jiān)控能力、系統(tǒng)(尤其是噴絲計(jì)量泵F1)抗干擾能力差、系統(tǒng)調(diào)速范圍和精度不足以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的非開(kāi)放性等一系列技術(shù)難題。改造后新建成的腈綸紡絲驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：

1)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)投入運(yùn)行后要達(dá)到安全、穩(wěn)定、可靠以及抗干擾性強(qiáng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)的連續(xù)性生產(chǎn)運(yùn)行的要求。新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)原系統(tǒng)主要核心設(shè)備進(jìn)行了徹底的更新改造。

2)系統(tǒng)功能齊全，必須滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，即便于操作人員的正常操作和管理，還應(yīng)具有變頻器運(yùn)行狀態(tài)顯示、參數(shù)變化趨勢(shì)圖、隸屬曲線(xiàn)圖、故障實(shí)時(shí)報(bào)警顯示功能，并且能夠?qū)v史及當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。

3)要選擇開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)站點(diǎn)的擴(kuò)展以及與其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互連。

4)新設(shè)計(jì)的備用線(xiàn)，其變頻器及PLC等選型與生產(chǎn)線(xiàn)相同，保證備用變頻器能夠單獨(dú)對(duì)應(yīng)地給6條在用線(xiàn)故障變頻器切換備用。

2電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

原腈綸裝置中紡絲M/C驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的6條生產(chǎn)線(xiàn)和一條備用線(xiàn)均采用日本安川公司的CP-3300控制器(共7個(gè))進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)FABUS進(jìn)行通信，其通信協(xié)議不公開(kāi)，與目前廣為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議不兼容，與其他廠(chǎng)商的設(shè)備不能匹配，造成設(shè)備更換、系統(tǒng)擴(kuò)建困難。設(shè)計(jì)改造中首先要用當(dāng)今流行的、開(kāi)放的、高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)代替并實(shí)現(xiàn)原相同功能的通信協(xié)議。

2.2電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

腈綸裝置紡絲生產(chǎn)采用的是二步濕法轉(zhuǎn)向紡絲技術(shù)，具有紡絲速度高、二次熱水牽伸連續(xù)蒸汽定型等工藝特點(diǎn)。由上述工藝流程可知：紡絲生產(chǎn)線(xiàn)從F1到F20共有18道工序。每條紡絲生產(chǎn)線(xiàn)按工藝要求分為前紡和后紡兩個(gè)工段，前紡從F1到F15，后紡從F16到F20，腈綸紡絲生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1　腈綸紡絲生產(chǎn)工藝流程圖

該生產(chǎn)線(xiàn)電氣拖動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共有17臺(tái)變頻器，其中INV F1拖動(dòng)30臺(tái)同步計(jì)量泵電機(jī)，INV F2拖動(dòng)6臺(tái)同步電機(jī)，INV F4-INV F10、INV F12各拖動(dòng)一臺(tái)同步電機(jī)，INV F13-INV F18、INV F20各控制一臺(tái)異步電機(jī)。新控制方案用S7-300系列PLC作為控制設(shè)備，用高性能矢量控制變頻器作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備，編制的PLC控制程序既要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的邏輯控制功能，又要滿(mǎn)足整條生產(chǎn)線(xiàn)拖動(dòng)部分同步起/停、成比例速度調(diào)節(jié)、高/低速切換、恒張力控制、松弛環(huán)控制以及單機(jī)起/停、調(diào)速等功能，轉(zhuǎn)速精度范圍為0.1%。生產(chǎn)線(xiàn)PLC與備用線(xiàn)PLC之間通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)變頻器、整流器的備用切換功能，應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝對(duì)速度同步控制的要求。

2.3新建備用線(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

重新設(shè)計(jì)的一條備用線(xiàn)，當(dāng)在用線(xiàn)變頻器、整流器出現(xiàn)故障時(shí)，由相應(yīng)備用線(xiàn)變頻器、整流器替代。因此改造時(shí)設(shè)計(jì)備用線(xiàn)PLC、變頻器、整流器等設(shè)備應(yīng)與正常線(xiàn)設(shè)備相同，其PLC能與生產(chǎn)線(xiàn)PLC實(shí)現(xiàn)通信，其控制程序能保證備用變頻器、整流器與在用生產(chǎn)線(xiàn)變頻器、整流器之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)備用，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝對(duì)速度同步控制的要求。

2.4上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

增加一臺(tái)工控機(jī)，采用上位監(jiān)控軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行有效地監(jiān)控和管理。編制計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫(huà)面實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程、工藝參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠?qū)v史數(shù)據(jù)及當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。同時(shí)，在這臺(tái)工控機(jī)上也將安裝SIMATIC STEP7編程軟件，作為S7-300PLC的編程器，滿(mǎn)足PLC控制程序上/下載、程序運(yùn)行情況在線(xiàn)監(jiān)視的要求，大大提高對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控能力。

3技術(shù)改造過(guò)程介紹

3.1合理經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)

為了滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，通過(guò)對(duì)紡絲線(xiàn)控制系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量及實(shí)時(shí)要求進(jìn)行仔細(xì)分析，以及對(duì)其它同類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研后，決定在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)采用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，在監(jiān)控級(jí)采用MPI網(wǎng)絡(luò)。這是一種合理而又經(jīng)濟(jì)的控制網(wǎng)絡(luò)方案，如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)

在上位工控機(jī)和備用PLC之間，選擇經(jīng)濟(jì)有效的MPI網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)MPI，PLC可以和運(yùn)行STEP7、WINCC工控機(jī)連接，通過(guò)編制WINCC程序，上位工控機(jī)可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)PLC控制程序上/下載、程序運(yùn)行情況的在線(xiàn)監(jiān)視。

具體連接方法為：

1)上位工控機(jī)通過(guò)CP5613通信處理器接入MPI網(wǎng)絡(luò)。

2)S7-300PLC通過(guò)其CPU317-2DP處理器模塊的MPI接口接入MPI網(wǎng)絡(luò)。

3)S7-300PLC通過(guò)其CPU317-2DP處理器模塊的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。

4)遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)架通過(guò)接口模塊IM153-1 ET200M接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。

5)愛(ài)默生公司的TD3000系列變頻器，通過(guò)TDS-PA01總線(xiàn)適配器接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。

上位工控機(jī)選用研華公司的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

3.2質(zhì)量可靠的系統(tǒng)硬件配置

腈綸紡絲生產(chǎn)線(xiàn)PLC的數(shù)字量輸入點(diǎn)有314點(diǎn)，數(shù)字量輸出點(diǎn)有184點(diǎn)，模擬輸入量2路，模擬輸出量38路，另有1路高速計(jì)數(shù)通道。備用線(xiàn)PLC的數(shù)字量輸入點(diǎn)有16點(diǎn)，數(shù)字量輸出點(diǎn)有118點(diǎn)。根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的要求，我們以西門(mén)子S7-300系列PLC產(chǎn)品CPU317-2DP為核心構(gòu)建PLC控制系統(tǒng)，利用遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)架進(jìn)行I/O擴(kuò)展。

變頻器全部選用愛(ài)默生TD3000高性能矢量控制變頻器。其選擇依據(jù)如下：從調(diào)速范圍來(lái)看，該變頻器具有足夠的調(diào)速范圍，在無(wú)編碼器矢量控制方式下為1∶100，而在有編碼器矢量控制方式下可達(dá)到1∶1000，可以滿(mǎn)足調(diào)速要求；從轉(zhuǎn)速控制精度來(lái)看，在最高頻率下其無(wú)速度傳感器矢量控制精度為0.5%，可以達(dá)到系統(tǒng)控制要求，而有速度傳感器矢量控制精度更高達(dá)0.05%；對(duì)于同步電機(jī)，由于其轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格與電源頻率成比例，其轉(zhuǎn)速精度與變頻器的頻率精度一致，只要采用開(kāi)環(huán)V/F控制便可以滿(mǎn)足同步控制要求。對(duì)于異步電機(jī)，采用有編碼器矢量控制方式可以滿(mǎn)足調(diào)速要求。

前紡(F1除外)和后紡均采用共直流母線(xiàn)供電方式，高性能的整流單元對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。因此選擇了西門(mén)子公司的6SE7系列整流裝置。

3.3豐富優(yōu)良的軟件技術(shù)

由于本項(xiàng)目中選用了西門(mén)子的S7-300系列PLC，因此編程軟件選擇的是西門(mén)子公司的STEP7?？紤]到軟件的兼容性及運(yùn)行的可靠性，我們選擇西門(mén)子公司的WinCC(Windows Control Center)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，它是SIMENS公司推出的基于Windows NT/ Windows 2000的十分優(yōu)秀的HMI系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)。該軟件還具有全面開(kāi)放的特性，除支持DDE和OLE外，它還符合OPC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并能通過(guò)ODBC和SQL方式進(jìn)行歸檔數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。各系統(tǒng)集成商可用WinCC作為其系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)放的接口開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用軟件。

4改造后電氣控制系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)

4.1多點(diǎn)高精度同步調(diào)速

由于腈綸紡絲工藝的特殊要求，為保證腈綸紡絲纖維質(zhì)量，要求系統(tǒng)各個(gè)工位轉(zhuǎn)速具備較高精度的纖伸比，因此要求在整組加速、減速以及平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)各個(gè)工位的輥?zhàn)泳€(xiàn)速度保持恒定的比值，采用PROFIBUS-DP方式傳送速度指令，其分辨率可達(dá)0.01 Hz，這是目前各廠(chǎng)家變頻器的最高分辨率，其精度比模擬給定方式(分辨率0.1 Hz)高得多，足以滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)速度精度的要求。

4.2共直流母線(xiàn)技術(shù)

在紡絲生產(chǎn)過(guò)程中，為了將腈綸絲束按一定比例牽伸，各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的線(xiàn)速度不盡相同，某一工位兩端的電機(jī)可能處于不同的工作狀態(tài)，例如一臺(tái)處于電動(dòng)狀態(tài)，另一臺(tái)處于發(fā)電狀態(tài)，處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)就會(huì)通過(guò)變頻器逆變橋向直流側(cè)反饋能量，抬高變頻器直流側(cè)的電壓，若所選用的變頻器整流單元不具備將此反饋能量再反饋至供電電網(wǎng)的功能，則可能因直流側(cè)的電壓過(guò)高而使變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作停車(chē)；若為變頻器配制動(dòng)單元，顯然會(huì)增加系統(tǒng)能耗，增加生產(chǎn)成本。為了解決這個(gè)問(wèn)題，系統(tǒng)采用共直流母線(xiàn)技術(shù)。前紡F2-F15共用一個(gè)整流器的直流母線(xiàn)，后紡F16-F20共用另一個(gè)整流器的直流母線(xiàn)，直流母線(xiàn)上接有制動(dòng)單元，如圖3所示。當(dāng)一些電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，可以將能量反送到公共直流母線(xiàn)上，被其它處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)所消耗，這樣既減小了能耗，又增加了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，從而確保了控制設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)平穩(wěn)工作，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。在系統(tǒng)快速停車(chē)時(shí)，電機(jī)都處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，如果直流母線(xiàn)上的電壓過(guò)高，則制動(dòng)單元工作，將停車(chē)所產(chǎn)生的反饋電能消耗在制動(dòng)電阻上，有利于快速停車(chē)。

圖3　電氣拖動(dòng)結(jié)構(gòu)

4.3F1防斷頭措施

F1電機(jī)帶動(dòng)計(jì)量泵將腈綸原液噴出，經(jīng)過(guò)凝固浴生成初生纖維，初生纖維的強(qiáng)度比較低，F(xiàn)1輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速稍有波動(dòng)，都有可能造成斷絲，影響后面所有工序的生產(chǎn)。為了保證F1電機(jī)以平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，F(xiàn)1變頻器應(yīng)輸出穩(wěn)定的電壓和頻率。為此，在F1變頻器整流橋的直流側(cè)外接了100 000 uF電容作為大的儲(chǔ)能元件。這樣可以減小供電電壓波動(dòng)(俗稱(chēng)“晃電”)對(duì)F1變頻器的影響，甚至在電網(wǎng)短時(shí)間斷電時(shí)仍能維持F1的變頻器帶載運(yùn)行。采用帶AVR功能的變頻器，當(dāng)電源輸入電壓與額定輸入電壓存在偏差時(shí)，變頻器內(nèi)部通過(guò)自動(dòng)調(diào)整PWM脈沖的寬度來(lái)穩(wěn)定變頻器的輸出電壓和頻率。通過(guò)采取上述兩種措施，可以有效減少斷頭事故的發(fā)生。

4.4矢量控制變頻器

系統(tǒng)中使用了愛(ài)默生公司的TD3000高性能矢量控制變頻器。通過(guò)對(duì)電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，矢量控制方式可有效提高低速轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行。其調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)速控制精度都可以滿(mǎn)足實(shí)際系統(tǒng)需要。

4.5松弛環(huán)控制

為保證F14與F15之間無(wú)牽伸而設(shè)計(jì)的松弛環(huán)結(jié)構(gòu)如圖4所示，正常情況下，絲束下端Q應(yīng)處于H和L之間，若采用Dang-Dang方式，即當(dāng)Q位于H之上時(shí)，F(xiàn)15減速；當(dāng)Q位于L之下時(shí)，F(xiàn)15加速。這種控制方式將使絲束下端Q在H和L之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，當(dāng)生產(chǎn)線(xiàn)速度改變時(shí)，Q點(diǎn)易超出控制范圍。

圖4　松弛環(huán)結(jié)構(gòu)圖

針對(duì)松弛環(huán)位置控制，我們采用了自學(xué)習(xí)Dang-Dang控制算法，F(xiàn)15的速度一方面以F14速度作為基準(zhǔn)，另一方面根據(jù)光電檢測(cè)裝置檢測(cè)到的HH、H、L、LL信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整F15變頻器輸入頻率的改變方向及變化量，使絲束從超限位置迅速恢復(fù)并穩(wěn)定在至H、L之間，具有調(diào)節(jié)過(guò)程短、絲束位置波動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。

4.6張力輥調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

由于采用了高速紡絲工藝，最高紡絲速度為225 m/min，同時(shí)工藝要求的控制精度也比較高，因此要求系統(tǒng)的各個(gè)功能單元必須嚴(yán)格地按照預(yù)先設(shè)置的速度比率同步運(yùn)轉(zhuǎn)。但負(fù)載的變動(dòng)、加減速率的變化、拖動(dòng)輥直徑的差異等原因都會(huì)引起速度比率的變化，從而造成絲束的拉緊或松弛，導(dǎo)致?tīng)可毂稊?shù)偏離工藝要求或在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生纏輥事故。為了達(dá)到工藝要求的張力控制指標(biāo)，在系統(tǒng)單元機(jī)F19(F18、F19共用一臺(tái)電機(jī))和F20之間設(shè)置了張力控制環(huán)節(jié)。圖5是該張力輥調(diào)節(jié)裝置示意圖。通過(guò)自整角機(jī)將張力輥位置的變化，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成-10V～+10V信號(hào)，送給PLC作為實(shí)際位置值，PLC根據(jù)F19的運(yùn)行速度和實(shí)際位置值調(diào)節(jié)F20的速度。

圖5　張力輥調(diào)節(jié)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

張力控制系統(tǒng)方框圖如圖6所示。

圖6　張力輥調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖

系統(tǒng)中采用了前饋控制和反饋控制相結(jié)合的復(fù)合控制方式，使張力調(diào)節(jié)具有較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。

4.7點(diǎn)對(duì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)備用

備用線(xiàn)變頻器、整流器備用方式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的備用方式，即備用線(xiàn)和1-6#相同工位使用同一型號(hào)的設(shè)備，任何一條生產(chǎn)線(xiàn)的變頻器、整流器出現(xiàn)故障時(shí)均可向PLC提出使用備用工位變頻器、整流器的請(qǐng)求，并由備用線(xiàn)PLC程序作出是否同意切換的命令。這是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)備用方式，與整條線(xiàn)所有變頻器整體備用方式相比更合理、更經(jīng)濟(jì)、更深遠(yuǎn)、更靈活。

4.8多種抗干擾措施確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠

抗干擾能力強(qiáng)是確?？刂葡到y(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定可靠運(yùn)行的必要條件，也是項(xiàng)目改造成功與否的關(guān)鍵之一，為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，我們采取了以下措施：

1)可靠接地，確保接地電阻符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2)嚴(yán)格區(qū)分不同類(lèi)型的地線(xiàn)，如控制地、屏蔽地、保護(hù)地等，并按接地規(guī)則接地。

3)控制電纜與動(dòng)力電纜分開(kāi)走線(xiàn)，減少干擾。

4)Profibus-DP適配器帶有自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)功能。

5)多種軟件抗干擾措施。

實(shí)際運(yùn)行表明，抗干擾措施有效提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

4.9豐富的軟件監(jiān)控功能

西門(mén)子WinCC監(jiān)控組態(tài)軟件，開(kāi)發(fā)出了監(jiān)控功能豐富、人機(jī)界面友好的腈綸紡絲驅(qū)動(dòng)監(jiān)控畫(huà)面。監(jiān)控畫(huà)面主要包括：(1)紡絲線(xiàn)生產(chǎn)流程總覽圖；(2)紡絲線(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控畫(huà)面；(3)變頻器輸出頻率趨勢(shì)；(4)頻率、起/停歸檔圖和報(bào)警功能。

4.10系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

對(duì)于本控制系統(tǒng)而言，擴(kuò)展性包括橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展，橫向擴(kuò)展是指向其他生產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)展，縱向擴(kuò)展是指向工廠(chǎng)的管理層擴(kuò)展。

系統(tǒng)的橫向擴(kuò)展，主要從網(wǎng)絡(luò)連接、電氣連接、PLC控制程序以及WinCC監(jiān)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性來(lái)考慮。系統(tǒng)橫向擴(kuò)展后的結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7　系統(tǒng)橫向擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖

腈綸紡絲車(chē)間的工控機(jī)PC為向上層即工廠(chǎng)的管理層擴(kuò)展提供了接口，經(jīng)縱向擴(kuò)展后，可以組成腈綸廠(chǎng)的局域網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個(gè)全集成的、開(kāi)放的、全廠(chǎng)綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)。

5與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)先進(jìn)技術(shù)的比較

1)多點(diǎn)高精度同步調(diào)速，使系統(tǒng)各工位的速比在動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)過(guò)程中都能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。

2)共直流母線(xiàn)技術(shù)和多種抗干擾技術(shù)的運(yùn)用，確保了控制設(shè)備長(zhǎng)周期連續(xù)平穩(wěn)工作。

3)采取多種措施，有效地防止F1斷頭。

4)松弛環(huán)控制、張力輥控制具有調(diào)節(jié)過(guò)程短、位置波動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。

5)與整體備用方式相比，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)備用方式更合理、更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用、更靈活。

6)開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，使系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。

6結(jié)論

新設(shè)計(jì)的腈綸紡絲線(xiàn)電氣控制系統(tǒng)具有完整性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、開(kāi)放性以及可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，能夠與6條紡絲生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)通信和切換。新系統(tǒng)整體性能優(yōu)于原系統(tǒng)，達(dá)到了降低能耗、降低故障率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)電氣控制系統(tǒng)在化工行業(yè)成功應(yīng)用的范例之一，為今后企業(yè)的科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

Revamp of control system of acrylic fiber spinning line

Wang Bo

(AnhuiHuadianEngineeringConsultatingandDesignCo.,Ltd.,HefeiAnhui230022,China)

Abstract:By using hardware, such as PLC from Siemens and vector control transducer from Emerson and by using opening field bus PROFIBUS-DP, Hefei Industrial University has successfully developed electric control system of acrylic fibre spinning line and the standby line for Sinopec Anqing Company. The overall performance of electric control system of acrylic fiber spinning line by redesigned is better than the original system. The purpose of reducing energy consumption, reducing the failure rate and improving the yield and quality of the product is achieved.

Key words:acrylic fibre spinning line; PLC; transducder; program design。

中圖分類(lèi)號(hào)：TH86

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1006-334X(2016)01-0050-06

作者簡(jiǎn)介：王博(1981-)，山東莘縣人，碩士研究生，工程師，主要從事電氣設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2016-01-13