1 引言

　　印染設(shè)備(包括坯布練漂、染色、印花和整理設(shè)備)常采用多臺(tái)交流電機(jī)或直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，而系統(tǒng)中多臺(tái)電機(jī)的同步傳動(dòng)控制問題是其中的關(guān)鍵問題，它直接影響印染設(shè)備的可靠性以及印染產(chǎn)品的性能。

　　早期印染設(shè)備采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單元之間采用擺式輥式松緊架檢測(cè)張力，電位器可變電阻將松緊架位置信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)用電信號(hào)，借助電子裝置調(diào)節(jié)電機(jī)速度。直流電機(jī)多故障、短壽命、價(jià)格高、低速同步性能差，隨之開始用交流變頻傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)技術(shù)方案。鑒于對(duì)動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)速度精度要求不高，多使用通用V/F控制變頻器方案，早期變頻控制方案一個(gè)頻率給定，控制同步時(shí)需要增加一塊同步板，以完成同步傳動(dòng)功能。

　　隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和診斷變得高效、方便、簡(jiǎn)單?，F(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)變頻器監(jiān)控變得更方便、更全面?，F(xiàn)場(chǎng)總線可以把變頻器運(yùn)行狀況，如電流、電壓、速度、轉(zhuǎn)矩、報(bào)警、故障等信息全面反饋給操作人員，并顯示在HMI上。

　　2 CC-Link 總線系統(tǒng)構(gòu)成

　　2.1印染設(shè)備的工藝流程

　　印染設(shè)備中, 對(duì)織物進(jìn)行連續(xù)加工, 通常把眾多加工單元組合成聯(lián)合機(jī)，各加工單元分別由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。工藝要求加工中保持各單元之間張力恒定、線速度成適當(dāng)關(guān)系。這就要求各單元電動(dòng)機(jī)之間有一種調(diào)節(jié)機(jī)制，使各單元之間速度發(fā)生不協(xié)調(diào)時(shí), 能及時(shí)調(diào)節(jié)自身速度，自動(dòng)保持與相鄰單元一致，這種調(diào)速方式稱為多電機(jī)同步調(diào)速。

　　該印染系統(tǒng)共有七個(gè)區(qū)，如圖1所示，前六個(gè)區(qū)中每個(gè)區(qū)由三個(gè)電機(jī)和兩個(gè)張力傳感器組成，七區(qū)有一個(gè)收布電機(jī)。系統(tǒng)工作時(shí)，收布電機(jī)以設(shè)定的布速控制收布輥運(yùn)行，其它六區(qū)中的電機(jī)以該速度作為基準(zhǔn)，同時(shí)要保證每區(qū)中的F1、F2張力為恒定的設(shè)定值。相應(yīng)區(qū)域中M1和M2后段的張力由F1控制，M3后段的張力由F2控制。

圖 1 印染系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

　　2.2 CC-Link總線控制構(gòu)成

　　本系統(tǒng)使用CC-Link主站模塊RJ61BT11，與19臺(tái)FRA840變頻器上的FR-A8NC進(jìn)行高速、實(shí)時(shí)通訊，通過R60AD4模塊采集現(xiàn)場(chǎng)染布張力大小，來對(duì)相應(yīng)區(qū)域的變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)速控制。

　　操作界面GT2310-VTBA與R04CPU通過以太網(wǎng)通訊，對(duì)印染設(shè)備的張力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，及設(shè)備的在線診斷。系統(tǒng)架構(gòu)圖下圖2所示。

圖 2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　2.2.1硬件設(shè)置

　　(1)主站的設(shè)置：主站站號(hào)設(shè)置只能為0。

　　(2)遠(yuǎn)程設(shè)備站的設(shè)置：包括FR-A840變頻器和FRA8NC通訊卡兩部分的設(shè)置，F(xiàn)R-A840變頻器參數(shù)設(shè)置如下表1所示。

　　在FR-A8NC通訊卡上，注意終端電阻選擇開關(guān)SW2的設(shè)置。對(duì)于中間的遠(yuǎn)程設(shè)備站，將SW2的1和2設(shè)至OFF(無終端電阻)。對(duì)于最后一個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備站，將SW2開關(guān)全部撥到ON的位置(110?1/2W)。

表 1 FR-A840 參數(shù)設(shè)置

　　2.2.2軟件設(shè)置

　　主站模塊RJ61BT11的參數(shù)設(shè)置、具體鏈接協(xié)議、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)置如圖3和圖4所示。

圖 3 主站參數(shù)設(shè)置

圖 4 具體鏈接協(xié)議

　　如圖5所示，CC-Link主站模塊通過編程軟件GX Works3設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和自動(dòng)刷新參數(shù)，當(dāng)接通電源或重新啟動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)自動(dòng)傳送到主站，數(shù)據(jù)鏈接自動(dòng)啟動(dòng);在主站的PLC程序編寫時(shí)注意各個(gè)站別的地址，它們之間絕對(duì)不能互相占用，混亂使用。

圖 5 網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)置

　　配置遠(yuǎn)程設(shè)備站時(shí)一定要正確設(shè)置每個(gè)站的站號(hào)、占用站數(shù)、傳輸速度(本系統(tǒng)用5m)等各種參數(shù)，具體請(qǐng)根據(jù)圖3和圖4進(jìn)行參考。布線時(shí)一定要規(guī)范接線，CC-Link總線兩端接好終端電阻，并做好接地，如圖6所示。

圖 6 主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站間的連接

　　2.2.3程序控制

圖 7 控制和讀取變頻狀態(tài)程序

圖 8 監(jiān)視變頻狀態(tài)程序

圖 9 設(shè)定變頻頻率程序

　　系統(tǒng)在張力控制時(shí)，先讓系統(tǒng)運(yùn)行后再啟動(dòng)張力控制的調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控操作系統(tǒng)采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線，可將現(xiàn)場(chǎng)工藝要求使用的數(shù)據(jù)高速傳送到主站進(jìn)行管理;主站通過CCLink網(wǎng)絡(luò)，與遠(yuǎn)程設(shè)備站非常方便地向現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作和監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作和監(jiān)控。設(shè)備部分控制柜和PLC系統(tǒng)如圖10和圖11所示。

圖 10 設(shè)備控制柜

圖 11 PLC 控制系統(tǒng)

　　3 使用心得

　　CC-Link網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)省布線、控制功能強(qiáng)大、能兼容多種控制設(shè)備和儀表等特點(diǎn)。在實(shí)際使用中，使印染設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了診斷的可視化，減少了印染材料的浪費(fèi)，同時(shí)提高印染制作工藝的精度，并在高溫作業(yè)環(huán)境中節(jié)省了資源和提高了速度。

　　與傳統(tǒng)控制方法相比，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、維護(hù)上均具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為印染設(shè)備等智能化設(shè)備制造和工業(yè)4.0奠定了基礎(chǔ)。