1 引言
當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，作為支柱行業(yè)的紡織發(fā)展更為喜人，印染機(jī)是紡織行業(yè)的主要設(shè)備之一，工藝要求幾個(gè)軋機(jī)之間實(shí)現(xiàn)速度同步。在上海太平洋印染機(jī)械有限公司承接西南某毛線廠的蠟染改造項(xiàng)目中電氣同步控制采用了omron變頻器和伺服，主要目的是利用omron變頻器的高可靠性、多種被控方式、模塊化結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)來(lái)做為主動(dòng)軸，利用omron伺服搭建傳動(dòng)系統(tǒng)連線簡(jiǎn)單、設(shè)定方便和性能可靠來(lái)做為從動(dòng)軸。

2 同步方式和選擇原因

西南某毛線廠為擴(kuò)大規(guī)模需要將一條普通印染機(jī)改造為蠟染機(jī)，技術(shù)改造承包于上海太平洋印染機(jī)械有限公司，該生產(chǎn)線技改有個(gè)技術(shù)瓶頸:兩個(gè)軋機(jī)的轉(zhuǎn)速需要精確的電氣同步。工藝要求兩個(gè)軋機(jī)之間的線速度偏差在0.1m/s,軸的直徑為0.2m，即要求兩軸的轉(zhuǎn)速精度達(dá)到4.78r/min，為滿足控制要求主動(dòng)軸使用帶編碼器反饋的變頻器，從動(dòng)軸采用伺服電機(jī)。

經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)采用無(wú)pg反饋?zhàn)冾l器選用矢量控制方式馬達(dá)的轉(zhuǎn)速精度一般都在±0.2%左右，經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)速精度只能達(dá)到6r/min,主動(dòng)軸都不能實(shí)現(xiàn)和前段工序聯(lián)動(dòng);從動(dòng)軸需要很強(qiáng)的剛性，只能采用伺服馬達(dá)。omron的rv系列變頻器選配pg卡可以接收編碼器的反饋信號(hào)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)選擇pg的v/f控制方式轉(zhuǎn)速精度可達(dá)到±0.03%，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)速精度可以達(dá)到0.9r/min，有0.5hz時(shí)就可以輸出150%額定轉(zhuǎn)矩1min的低頻特性，有1:40的速度控制范圍，選用omron的rv系列變頻器完全可以滿足要求。工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣(動(dòng)力線功率大且分布雜亂)，變頻器馬達(dá)軸上裝的編碼器和pg-x2卡之間的距離超過(guò)20m，因此選用線驅(qū)動(dòng)編碼器。線驅(qū)動(dòng)編碼器信號(hào)電路采用的是“平衡差動(dòng)式”電路，傳輸線上是電位差信號(hào)，不構(gòu)成電荷積累，因而抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)。omron的編碼器e6b2-cwz1 2048 p/r具有體積小，精度高，響應(yīng)頻率高(達(dá)100khz)等特性完全可以滿足要求。變頻器的pg卡的分頻可以提供對(duì)應(yīng)主動(dòng)軸實(shí)際轉(zhuǎn)速的高速脈沖，因此伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)速指令必須可以接收高速脈沖，為了滿足電氣同步，伺服馬達(dá)還必須有高響應(yīng)性和高適應(yīng)性的振動(dòng)控制。omron伺服馬達(dá)可以接收高速脈沖信號(hào)來(lái)控制轉(zhuǎn)速，相同功率可以提供更高的轉(zhuǎn)矩和剛性，且自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械的振動(dòng)，施加最適合機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械共振抑制濾波，所以使得振動(dòng)得以減弱，如此優(yōu)良特性完全可以滿足要求。

該系統(tǒng)精選了高性能的設(shè)備，但總會(huì)有供電等不可抗拒的因素帶來(lái)的的抖動(dòng)，我們?nèi)绾尾拍軐⒍秳?dòng)降低到不影響系統(tǒng)可靠性呢，要避免抖動(dòng)必須形成回歸型閉環(huán)控制系統(tǒng)。在經(jīng)典控制理論中pid是讓反饋值與已設(shè)定的目標(biāo)值一致的控制方式，由比例(p)控制、積分(i)控制和微分(d)控制組合。這種控制方式不僅具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象─“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)象，pid控制器是一種最優(yōu)控制。本系統(tǒng)則屬于典型的“一階滯后＋純滯后”系統(tǒng)，應(yīng)此采用pid控制將能達(dá)到很好的控制效果。

p控制: 操作量按偏差比例輸出，只有p控制時(shí)，偏差為零則不能控制; i控制:操作量按偏差的積分輸出，使反饋值與目標(biāo)值一致反而有效，但控制比較緩慢; d控制: 操作量按偏差的微分輸出，可增加響應(yīng)速度。為了防止發(fā)生抖動(dòng)達(dá)到預(yù)期目的必須采用的自控原理框圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)控制原理框圖

在實(shí)際使用中通過(guò)整定pid參數(shù)，達(dá)到理想的控制效果，因此選用如圖2所示的電氣同步方案是可行的。

圖2 同步控制方案圖

3 方案的具體實(shí)現(xiàn)