1、系統(tǒng)概述
為滿足現(xiàn)代化紡織工業(yè)高自動化、高效率、高可靠性和高精度的要求，可編程控制器、人機(jī)界面、和變頻器傳動控制在紡織工業(yè)上取得了廣泛的應(yīng)用。
艾默生工業(yè)自動化（中國）（以下簡稱艾默生）的變頻器產(chǎn)品以其豐富的功能、優(yōu)越的性能在紡織行業(yè)里面取得了很好的應(yīng)用，下面是艾默生變頻器在某化纖廠2萬噸滌綸短纖生產(chǎn)線的應(yīng)用情況介紹。
滌綸生產(chǎn)線，整個生產(chǎn)系統(tǒng)是由前紡部分和后紡部分組成。
前紡部分主要是由擠壓、溶體輸送、紡絲、卷繞等部分組成。
后紡部分設(shè)備包括集束架、導(dǎo)絲機(jī)、浸油槽、一道牽伸機(jī)、水浴牽伸槽、二道牽伸機(jī)、蒸汽加熱箱、緊張熱定型、冷卻、三道牽伸機(jī)、疊絲機(jī)、張力架、卷曲機(jī)加熱、卷曲機(jī)、鋪絲機(jī)、烘干、卷繞、切斷等。由于此部分對各個環(huán)節(jié)的速度同步控制非常嚴(yán)格，采用了PROFIBUS總線控制。
2、前紡紡絲部分的變頻器調(diào)速系統(tǒng)
2.1前紡紡絲機(jī)的生產(chǎn)工藝流程
前紡紡絲機(jī)的生產(chǎn)工藝流程圖如下：
圖1 前紡紡絲機(jī)生產(chǎn)工藝流程圖
（1） 紡絲：聚脂材料經(jīng)過擠壓后，變成溶體，并經(jīng)過溶體管道連續(xù)輸送到紡絲箱體。在紡絲箱體上裝有紡絲計(jì)量泵，溶體從紡絲計(jì)量泵上以均勻的流速傳至紡絲組件，經(jīng)過過濾后從噴絲板上的小孔中擠壓成束，一個噴絲板噴出的絲約有幾千條，噴出后的絲束經(jīng)過一個快速冷卻風(fēng)管，然后將眾多聚脂纖維集結(jié)在一起，并通過上油后，傳至卷繞機(jī)上面。
（2） 卷繞機(jī)：將上油后的落下的32股絲束合并成一股絲束，經(jīng)過牽引，經(jīng)喂入輪落入到盛絲桶中，做為后紡部分的原材料。
2.2前紡紡絲機(jī)對電氣傳動的要求
（1） 為了保證滌綸短纖維的纖度均勻一致，要求32臺紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速必須嚴(yán)格同步，其精度為0.01～0.05%。
（2） 為了滿足纖維多品種的要求，計(jì)量泵要有一個較寬的速度調(diào)節(jié)范圍，紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍約為3:1～5:1。
（3） 為了避免紡絲計(jì)量泵停車后造成的經(jīng)濟(jì)損失，要求調(diào)速器具有較高的可靠性、穩(wěn)定性。
2.3前紡紡絲機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)
由圖1的生產(chǎn)工藝流程可以看出，在前紡紡絲機(jī)部分的變頻調(diào)速系統(tǒng)如下：
圖2 前紡紡絲機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)
（1） 擠出機(jī)部分，因負(fù)載比較大，并且要求要有較高的低頻轉(zhuǎn)矩，在變頻器上選用的是EV2000系列產(chǎn)品，可以在0.5HZ時達(dá)到180%的轉(zhuǎn)矩。
（2） 因計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速嚴(yán)格要求同步并且穩(wěn)定，在計(jì)量泵電機(jī)的選擇上，采用了永磁同步電機(jī)，選擇開環(huán)控制方案。因永磁同步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度僅僅取決于供電頻率（N=60F/P），在變頻器和電機(jī)的功率匹配上面，采取了用3.7KW變頻器帶2.5KW同步電機(jī)的做法，留有了較大的余量。
（3） 在牽引部分，牽引機(jī)對變頻器的要求較高，它要求一臺變頻器帶8臺同步電機(jī)，而且，在工藝上還有其特殊的要求，就是在啟動的時候，變頻器只帶第一臺電機(jī)啟動，在啟動完成到達(dá)恒速運(yùn)行后，逐一將其余七臺電機(jī)的接觸器合上，而在停機(jī)是正好相反。這樣，從第二臺電機(jī)開始，在電機(jī)的接觸器合上時，都會對變頻器產(chǎn)生較大的一個沖擊，因此，在選型時，留的余量很大，8臺3.13KW的永磁同步電機(jī)，選擇了45KW的變頻器。
3、后紡部分的變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.1后紡牽伸部分的生產(chǎn)工藝流程
在前紡紡絲部分，生產(chǎn)完成后，所形成的絲束疊放在盛絲桶中，這種絲是未牽伸的絲，無法直接使用，尚需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。后紡部分牽伸就是對放在盛絲桶中的未牽伸絲進(jìn)行再度的牽伸的，在后紡部分，需要經(jīng)過熱牽伸（牽伸比例3.2～3.6倍）、卷曲、熱定型、切斷、打包等工藝，做為滌綸短纖維成品出廠。
后紡牽伸部分的工藝流程圖如下圖所示：
圖3 后紡牽伸生產(chǎn)工藝流程圖
圖中可以看出，在后紡部分，原絲主要經(jīng)過三道牽伸，將絲的長度均勻拉伸到原來的3.2～3.6倍，并可以根據(jù)對產(chǎn)品的要求，在這三道牽伸里面對拉伸比例作一定的調(diào)整。原絲經(jīng)過拉伸后，進(jìn)入到卷曲工藝，主要是增加絲的彈性，然后烘干，切斷成一定長度的短纖維，即可出廠。
3.2后紡牽伸部分對變頻調(diào)速的基本要求
由于后紡部分是滌綸短纖維的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其控制的好壞，直接影響到生產(chǎn)出來的短纖維的質(zhì)量的好壞。在后紡部分，對變頻調(diào)速系統(tǒng)，有以下基本要求：
（1） 必須嚴(yán)格保證各個環(huán)節(jié)之間的牽伸比，也就是要保證各個環(huán)節(jié)的速度的比例恒定，張力恒定。要做到這一點(diǎn)，在后紡部分的三道牽伸環(huán)節(jié)，必須聯(lián)合起來控制，保證三道牽伸之間的一個固定的關(guān)系。
（2） 在對短纖拉伸的過程中，由于短纖是有彈性的，那么肯定存在部分的環(huán)節(jié)電機(jī)處于制動狀態(tài)，這樣，在系統(tǒng)考慮時，必須要將處于制動狀態(tài)
