Step2：计算变频器F1 的运行频率f1(k)=f1(k-1)+ 驻f （2）
Step3：计算变频器F2、F4、……、F15 的运行频率fi (i=2,4, 撰,15) fi (k)=f1(k)·琢i （3）
Step4：PLC 通过通信将运行频率发送给变频器F1、F2、F4、……F15。
该算法能保证在整组调速时，PLC 计算的变频器运行频率之比保持不变，即各工位的线速度之比保持不变，从而保证了在整组调速时牵伸比保持不变。
2）PLC 与变频器的通信周期决定了PLC 能否实时地将计算的变频器运行频率发送给每台变频器。该系统Profibus-DP 的通信波特率为1.5 Mbps ，则传输一个位的时间tBit=0.667 滋s，变频器的数据传输类型为PPO1， ，即每台变频器从站有12 个字节的输入、12 个字节的输出。Profibus-DP 信息循环时间为tMC=( tSYN+tID1+tSDR+Header+M ××11tBit+N ×11tBit ) ×Slavers （4）
式中：tMC 为信息循环时间，按位时间计 ；tSYN 为同步时间，按位时间计= 典型的33 个位时间；tID1 为在主站的空闲时间= 典型的75 个位时间；tSDR 为在从站的站延迟时间= 典型的11 个位时间；Header 为在请求和响应帧中的电文头= 198 个位时间；M 为每个从站的输入数据字节数(一个八位二进制数按11 位传输)；N 为每个从站的输出数据字节数；Slavers 为从站个数。
因此，系统的信息循环时间为
tMC=(33+75+11+198+12×11+12×11)×17 =9877tBit=9877×0.667 滋s=6.6ms
由此可以看到，PLC 与变频器的通讯周期为ms 级，而PLC 程序的扫描周期为100 ms 左右，故PLC 能够将计算的运行频率实时地发送给每台变频器。
3）变频器-电动机调速系统的运行精度
其中F1 ～F12 拖动的为同步电机，F13 ～F20 拖动的为异步电机，异步电机以光电编码器作测速反馈组成闭环控制系统，使系统具备很高的调速精度和转矩精度，以满足多点高精度同步调速传动的要求。
由以上三点可以看出，PLC 计算的变频器运行频率之比保持不变，又能将频率值实时地传送到变频器，变频器-电机调速系统能精确地完成PLC 的命令，从而保证了多点高精度同步调速。
4.2F1 变频器直流侧并联100 000μF 电容
F1 拖动的电机带动计量泵将腈纶原液喷出，经过凝固浴生成初生纤维，初生纤维的强度比较低，因此要求F1 拖动的电机以很平稳的转速运行，即要求F1 变频器的输出频率很稳定。为了减小输入侧电网波动对F1 变频器的影响，甚至要消除电网短时间晃电的影响，在F1 变频器整流桥的直流侧并联了100000μF 电容，并配置了相应的均压电阻和充电电阻。生产实践证明，并联的100 000μF 电容确实达到了稳定F1 变频器输出频率的效果。
4.3 共直流母线拖动
在系统运行时，为了将腈纶按一定的比例牵伸，各个传动点的线速度不尽相同，例如：溶剂牵伸比大约为2.5 倍，即F5、F4 的速度比大概为2.5:1，热牵伸F12、F13 的速度比大概为6:1，再次热牵伸F18、F19 的速度比大概为1.6:1，因此会造成F4、F12、F18 三台电机工作在发电状态，这样处于发电状态的电机就会向变频器整流桥的直流侧输送能量，抬高整流桥直流侧的电压，可能因电压过高而使变频器保护动作，影响生产。为了解决这个问题，系统采用共直流母线拖动技术。前纺工段的F2 ～F15 共用一个整流器的直流母线，后纺工段的F16 ～F20 共用一个整流器的直流母线，直流母线上接有制动单元，如图6 所示。当F4 、F12、F18 电动机处于发电状态时，可以将能量反送到公共直流母线上，被其他的处于电动状态的电机消耗掉，这样不仅解决了上述的问题，还节省了能量。在系统停车时，电机处于发电状态，为了防止直流母线上的电压过高，在直流母线上并联了制动单元。如果直流母线上的电压过高，则制动单元工作，通过制动单元，可将停车时所产生的电能消耗在制动电阻上。
图6 电气拖动结构
5 结语
改造后的腈纶纺丝控制系统适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化方向发展的要求，新系统在技术上具有以下特点：系统的开放性，现场设备的智能化与功能自治性，系统结构的分散性，对现场环境的适应性。由于采用了开放协议的Profibus-DP 作为CPU 317-2DP 与变频器TD3000 从站通信的现场总线，使得不同厂家的设备可以集成到一个系统中去，并且运行状况良好，生产稳定。用户具有高度的系统集成主动权，大大提高了系统的开放性，使该生产车间的自动化水平、信息化水平、管理水平得到了提高。
作者简介：
陆源（1981-）,男，硕士研究生，就读于合肥工业大学，研究方向为特种电源技术。
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