1 引言

　　印染設備(包括坯布練漂、染色、印花和整理設備)常采用多臺交流電機或直流電機作為驅(qū)動源，而系統(tǒng)中多臺電機的同步傳動控制問題是其中的關鍵問題，它直接影響印染設備的可靠性以及印染產(chǎn)品的性能。

　　早期印染設備采用直流電機驅(qū)動，單元之間采用擺式輥式松緊架檢測張力，電位器可變電阻將松緊架位置信號轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)用電信號，借助電子裝置調(diào)節(jié)電機速度。直流電機多故障、短壽命、價格高、低速同步性能差，隨之開始用交流變頻傳動取代直流傳動技術(shù)方案。鑒于對動態(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頻率給定，控制同步時需要增加一塊同步板，以完成同步傳動功能。

　　隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，可對現(xiàn)場設備的控制和診斷變得高效、方便、簡單?，F(xiàn)場總線對變頻器監(jiān)控變得更方便、更全面?，F(xiàn)場總線可以把變頻器運行狀況，如電流、電壓、速度、轉(zhuǎn)矩、報警、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印染設備的工藝流程

　　印染設備中, 對織物進行連續(xù)加工, 通常把眾多加工單元組合成聯(lián)合機，各加工單元分別由兩臺電動機驅(qū)動。工藝要求加工中保持各單元之間張力恒定、線速度成適當關系。這就要求各單元電動機之間有一種調(diào)節(jié)機制，使各單元之間速度發(fā)生不協(xié)調(diào)時, 能及時調(diào)節(jié)自身速度，自動保持與相鄰單元一致，這種調(diào)速方式稱為多電機同步調(diào)速。

　　該印染系統(tǒng)共有七個區(qū)，如圖1所示，前六個區(qū)中每個區(qū)由三個電機和兩個張力傳感器組成，七區(qū)有一個收布電機。系統(tǒng)工作時，收布電機以設定的布速控制收布輥運行，其它六區(qū)中的電機以該速度作為基準，同時要保證每區(qū)中的F1、F2張力為恒定的設定值。相應區(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FRA840變頻器上的FR-A8NC進行高速、實時通訊，通過R60AD4模塊采集現(xiàn)場染布張力大小，來對相應區(qū)域的變頻器進行實時調(diào)速控制。

　　操作界面GT2310-VTBA與R04CPU通過以太網(wǎng)通訊，對印染設備的張力進行實時調(diào)節(jié)，及設備的在線診斷。系統(tǒng)架構(gòu)圖下圖2所示。

圖 2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　2.2.1硬件設置

　　(1)主站的設置：主站站號設置只能為0。

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

　　在FR-A8NC通訊卡上，注意終端電阻選擇開關SW2的設置。對于中間的遠程設備站，將SW2的1和2設至OFF(無終端電阻)。對于最后一個遠程設備站，將SW2開關全部撥到ON的位置(110?1/2W)。

表 1 FR-A840 參數(shù)設置

　　2.2.2軟件設置

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

圖 3 主站參數(shù)設置

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設置網(wǎng)絡參數(shù)和自動刷新參數(shù)，當接通電源或重新啟動時，網(wǎng)絡參數(shù)自動傳送到主站，數(shù)據(jù)鏈接自動啟動;在主站的PLC程序編寫時注意各個站別的地址，它們之間絕對不能互相占用，混亂使用。

圖 5 網(wǎng)絡配置設置

　　配置遠程設備站時一定要正確設置每個站的站號、占用站數(shù)、傳輸速度(本系統(tǒng)用5m)等各種參數(shù)，具體請根據(jù)圖3和圖4進行參考。布線時一定要規(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 主站與遠程設備站間的連接

　　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 設定變頻頻率程序

　　系統(tǒng)在張力控制時，先讓系統(tǒng)運行后再啟動張力控制的調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

　　整個網(wǎng)絡監(jiān)控操作系統(tǒng)采用CC-Link現(xiàn)場總線，可將現(xiàn)場工藝要求使用的數(shù)據(jù)高速傳送到主站進行管理;主站通過CCLink網(wǎng)絡，與遠程設備站非常方便地向現(xiàn)場進行操作和監(jiān)控管理，實現(xiàn)實時操作和監(jiān)控。設備部分控制柜和PLC系統(tǒng)如圖10和圖11所示。

圖 10 設備控制柜

圖 11 PLC 控制系統(tǒng)

　　3 使用心得

　　CC-Link網(wǎng)絡具有節(jié)省布線、控制功能強大、能兼容多種控制設備和儀表等特點。在實際使用中，使印染設備控制系統(tǒng)實現(xiàn)了診斷的可視化，減少了印染材料的浪費，同時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)設計、安裝調(diào)試、維護上均具有不可比擬的優(yōu)勢。CC-Link現(xiàn)場總線技術(shù)為印染設備等智能化設備制造和工業(yè)4.0奠定了基礎。