28单元同步传动智能控制系统方案应用

　　1.引言

　　1.1 应用行业

　　本文以印染行业中的多单元设备(连续轧染机)为例，介绍28单元交流变频电机同步传动智能控制系统的分析和设计方法。这种分析和设计方法也适用于塑料、造纸、胶片、橡胶、金属薄膜等带材和线材加工制造行业。

　　1.2 使用的产品

　　本系统使用了欧姆龙公司的NS8-TV01B-V2型可编程终端(触摸屏)、欧姆龙 PA205R(电源单元)、CJ1G-CPU42P(CPU单元)、CT021(高速计数单元)、AD081-V1(模拟量输入单元)、DA08C(模拟量输出单元)、ID211(晶体管

　　输入单元)、OC211(接点输出单元)、IC101(I/O控制单元)、II101(I/O接口单元)、E6B2-CWZ5C型旋转编码器等产品。

　　1.3 应用的主要工艺点及要解决的主要问题

　　印染行业中28单元传动系统的工艺难点是28个独立的传动单元和织物所构成的既要解耦又要跟随协调的工艺要求。每个单元都是由一对(或一组)导辊、减速机、变频电机、变频器、角位移传感器、气动加压摆式松紧架等组成。对于开卷(退绕)和收卷(卷绕)单元，还要增加旋转编码器和张力传感器。就数学模型而言，开卷单元和收卷单元是非线性、时变环节，其转动惯量j和布卷半径r都是随时间而变的，为了保持织物的动态张力恒定，必须对转动惯量和卷经进行智能自适应补偿控制。

　　对于轧车、透风架、预烘箱、焙烘箱、烘筒、蒸洗箱、水洗箱中的传动单元，由于介质、环境和织物工艺路径的不同，加之导辊直径、减速机的减速比以及电机功率的不同，要实现任意车速设定下，28个单元在动态过程中的严格同步升、降速，且各个松紧架均应处于零位附近，必须采取智能变参数解耦控制和智能变参数跟随协调控制。以上是主要工艺点和要解决的主要问题。

　　1.4 应用方案简介

　　目前的同类设备，采用微型PLC控制开关量，采用单片机组成同步器，但因为只有一组系数，无法实现动态解耦和快速跟随协调镇定控制。为了满足工艺要求，解决控制上的技术难题，需要分析退绕单元工作过程、两个相邻单元之间织物的运动过程和卷绕工作过程，并建立相应的数学模型，在此基础上进行系统的组态设计。将基于模型的控制算法和智能控制算法有机地结合起来，设计了智能变参数解耦控制和智能变参数跟随协调镇定系统。设备传动部分的框图如图1所示。应用方案主要包括两部分：第一是智能变参数全解耦控制，其中主要是变比值控制;第二是智能变参数跟随协调控制，其中主要是变增益、变积分时间控制。

　　2.应用方案详细介绍

　　2.1 系统组成