一、引言
現(xiàn)今社會(huì)PC機(jī)軟硬件資源豐富,、產(chǎn)量大,、價(jià)格低且質(zhì)量高，為廣大技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可,，家用電腦逐步普及,。目前，PC機(jī)占通用計(jì)算機(jī)95%以上,，這是工業(yè)PC熱的基礎(chǔ),。從事工控的專家和技術(shù)人員自然想賦予PC機(jī)更高的使命，擬讓它在過程控制,、制造自動(dòng)化及樓宇自動(dòng)化等方面扮演重要角色,。
IPC機(jī)箱中插入各種高性能的CPU卡、RAM,、ROM/Flash電子盤,、各類外設(shè)卡及工業(yè)I/O卡，再配以相應(yīng)的工控軟件,，便構(gòu)成了一個(gè)工業(yè)過程控制IPC系統(tǒng),。該文針對(duì)某印染廠L型練漂聯(lián)合機(jī)C單元的控制，通過工控機(jī)完成了印染設(shè)備交流變頻同步調(diào)速系統(tǒng)的全部設(shè)計(jì)和控制,。
二,、L型練漂聯(lián)合機(jī)簡介
對(duì)印染設(shè)備來說，同步協(xié)調(diào)是要保證布匹加工中恒線速度和恒張力,。前后速度一致是布匹運(yùn)行的基本條件,，否則不是斷布就是纏軸；而張力恒定則與印染加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系,，它與印花,、漂白、染色織物的均勻度,、勞度,、手感、縮水率等有關(guān),。某印染廠的+ 型練漂聯(lián)合機(jī)是1985年從日本引進(jìn)的設(shè)備,，全機(jī)分A、 B、C 3個(gè)單元,，共使用了28臺(tái)直流電機(jī)傳動(dòng),，計(jì)A單元10臺(tái)，B單元7臺(tái),，C單元11臺(tái),，3個(gè)單元同步調(diào)速，單元間設(shè)有三輥松緊架和旋轉(zhuǎn)變壓器,，以此調(diào)節(jié)線速度一致和維持適當(dāng)?shù)牟紡埩?。整個(gè)聯(lián)合機(jī)屬兩級(jí)同步，調(diào)速范圍為35～140m/min,，3個(gè)單元既可聯(lián)合運(yùn)行也可單獨(dú)運(yùn)行,。
原系統(tǒng)采用共——分電源混合直流同步傳動(dòng)：單元內(nèi)部各直流電機(jī)共（電樞）電源，同步采用調(diào)激磁,；單元間采用分（電樞）電源,，同步采用調(diào)電樞電壓，單元內(nèi)部各主令電機(jī)的主軸上裝有測速發(fā)電機(jī),，引入速度反饋,，以保證速度穩(wěn)定。
這臺(tái)聯(lián)合機(jī)已使用多年,，部件損壞嚴(yán)重,，因此提出對(duì)L機(jī)實(shí)行技術(shù)改造，將傳動(dòng)由直流改為交流變頻,，電機(jī)由直流電機(jī)改為鼠籠電機(jī),。
三、系統(tǒng)改造方案
由于電力電子技術(shù)的發(fā)展和交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的成熟,，在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用已經(jīng)開始,。在印染設(shè)備上采用交流多電機(jī)變頻同步調(diào)速，用鼠籠電機(jī)取代直流電機(jī)已成為可能,。除個(gè)別設(shè)備外,，印染機(jī)械都是單方向不可逆運(yùn)行，在給定的工藝條件下,，負(fù)載基本不變,，屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。這些特點(diǎn)特別適合于變頻調(diào)速,。多單元速度的公調(diào)和自調(diào)都通過變頻,，這對(duì)變頻器來說是不難辦到的。經(jīng)過技術(shù)革新,，現(xiàn)已將A,、B單元均成功改造成用可編程控制器控制的交流多電機(jī)變頻同步調(diào)速系統(tǒng),，而 C單元欲改造成工控機(jī)控制的交流多電機(jī)變頻同步調(diào)速系統(tǒng),。
C單元包括11臺(tái)電機(jī),，每一臺(tái)電機(jī)均由一臺(tái)變頻器控制。電機(jī)間共有8套松緊架同步裝置進(jìn)行布張力的同步,。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）內(nèi)部的ISA槽插有 2塊板卡,，其中一塊是開關(guān)量輸入輸出卡，完成C單元全部邏輯控制關(guān)系,，另外一塊是模擬量I/O卡,，通過A/D轉(zhuǎn)換完成實(shí)時(shí)監(jiān)測松緊架位置信號(hào)并顯示于計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)主令頻率給定,，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換,，經(jīng)過頻率給定放大隔離電路控制11臺(tái)變頻器的主頻率給定（公調(diào)），而松緊架的位置信號(hào)經(jīng)同步裝置轉(zhuǎn)換成-5V～+5V的差分電壓信號(hào),，作為變頻器的輔助頻率給定（自調(diào)）,，主頻率和輔助頻率同時(shí)作用于變頻器，進(jìn)行同步調(diào)節(jié),。另由 ADAM4520（RS-232轉(zhuǎn)RS-485）完成印染設(shè)備在Windows98下DCS變頻調(diào)速系統(tǒng)的串行通信控制,，通過上位機(jī)對(duì)變頻器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行讀取并顯示，寫參數(shù)于變頻器,，可以代替變頻器的面板按鈕功能,。
8套松緊架即為張力傳感器，多傳感器數(shù)據(jù)融合問題在這里有了很好的體現(xiàn),。張力傳感器將電機(jī)間張力不一致的信號(hào)檢測出來,，分別送入各變頻器進(jìn)行決策，然后11臺(tái)變頻器在主頻率的統(tǒng)一調(diào)整下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制,。這說明本系統(tǒng)的控制應(yīng)用了分布式檢測信息融合的方法,。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1 用于多傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合模型
多傳感器數(shù)據(jù)或信息融合的基本思想是，首先對(duì)來自多個(gè)傳感器檢測到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行預(yù)處理,，然后計(jì)算各個(gè)證據(jù)的基本概率賦值,、信任函數(shù)和似真度函數(shù)（即證據(jù)體），再根據(jù)一定的合成規(guī)則將各個(gè)證據(jù)體合并成一個(gè)新的證據(jù)體,。最后按照一定的判決規(guī)則選擇信任函數(shù)和似真度函數(shù)最大的假設(shè)作為融合結(jié)果,。
四、解決的幾個(gè)問題
在L型練漂聯(lián)合機(jī)變頻同步調(diào)速中有幾個(gè)問題比較關(guān)鍵,。
1,、松緊架同步裝置
多電機(jī)同步拖動(dòng)主要是保證各單元機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。松緊架是染整設(shè)備中常用的一種同步裝置（張力傳感器）,，安裝在兩電機(jī)的中間,，如前后兩單元機(jī)線速度不一致，調(diào)整輥就會(huì)移動(dòng)，發(fā)出信號(hào),，控制前面或后面機(jī)臺(tái)（即從動(dòng)單元機(jī)）的線速度,，使前后機(jī)臺(tái)協(xié)調(diào)運(yùn)行。
2,、角度——電壓轉(zhuǎn)換裝置
是選用旋轉(zhuǎn)變壓器及其同步裝置來實(shí)現(xiàn)的,。旋轉(zhuǎn)變壓器與松緊架機(jī)械同軸連接，當(dāng)松緊架信號(hào)有變化時(shí)（即線速度不一致時(shí)）,，旋轉(zhuǎn)變壓器就會(huì)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度,，因線性旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成正比，所以來自旋轉(zhuǎn)變壓器上的電壓,，經(jīng)過同步電路,，轉(zhuǎn)換成-5V～+5V的電壓。從而舍去了原系統(tǒng)中的測速裝置,，較好地解決了負(fù)載波動(dòng)引起的速度變化,。
3、頻率給定放大隔離電路
計(jì)算機(jī)給定電機(jī)運(yùn)行的主頻率,，經(jīng)過模擬量I/O卡的D/A轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換成0～+5V的電壓，光電隔離,，線性放大,，然后送入11臺(tái)變頻器，進(jìn)行主頻率給定,。
五,、工控軟件實(shí)現(xiàn)
對(duì)于工控軟件而言，一方面由于在運(yùn)行過程中,，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理,；另一方面由于工控軟件包括組態(tài)和運(yùn)行兩部分，需要完成從系統(tǒng)配置到數(shù)據(jù)采集,、過程監(jiān)控等眾多復(fù)雜任務(wù),，涉及計(jì)算機(jī)、通信和控制眾多知識(shí)領(lǐng)域,，可將其大體分為：數(shù)據(jù)通信,、控制算法、總貌畫面,、趨勢畫面,、工位儀表、報(bào)表處理等,。程序通過 Visual C++ 6.0的C模式編程來實(shí)現(xiàn),。軟件功能模塊劃分見圖2,。
圖2 軟件功能模塊圖
六、結(jié)束語
該文參考國內(nèi)最新工控軟件組態(tài)王5.0,，完成用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)某印染廠L機(jī)C單元交流多電機(jī)同步變頻調(diào)速控制系統(tǒng),，其中軟件采用C++ 6.0的C模式編程，硬件中的工業(yè)開關(guān)量卡完成其開關(guān)量輸入輸出邏輯,，并能很好地做到實(shí)時(shí)監(jiān)測；模擬量I/O卡對(duì)變頻器進(jìn)行主頻率和輔助頻率控制,；利用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)與變頻器的全部串行通信,，從而實(shí)現(xiàn)了在Windows98環(huán)境下用單臺(tái)工控PC機(jī)控制多臺(tái)變頻器的任務(wù)，即分布式變頻調(diào)速系統(tǒng),。整個(gè)控制系統(tǒng)靈活,、方便、實(shí)用,，不失為Windows下工控機(jī)應(yīng)用的一個(gè)較成功實(shí)例,。