無級捻距管式捻股機突發停電保護電控系統

周華 胡金蓮 王軍

摘 要：為了解決無極調整捻距管式捻股機在遭遇突發停電時鋼絲繩捻距不準甚至絞斷的問題，設計時采用匯川810系列變頻器共母線，增加斷電檢測電路，UPS在斷電時給PLC提供電源，使其運行過程中遭遇突然停電時，仍能維持變頻器和電機的正常工作狀態，讓絞線筒體、牽引輪、收線工字輪在電機驅動的情況下，實現同步減速停車，保證停車過程中鋼絲繩的捻距要求。

關鍵詞：捻距控制;同步控制;斷電檢測，UPS

前言：

現有的無級調整捻距管式捻股機是金屬制品領域中常用的捻制設備，無級調整捻距管式捻股機在運行過程中遭遇突然停電時，變頻器和電機因失電而停止工作，于是絞線筒體、牽引輪和工字輪因失去驅動動力而分別自由滑行停車，停車時間的長短由各自的慣性和阻力決定。絞線筒體的慣性最大、轉速又高，即使直接對筒體進行制動，其停車時間相對牽引輪和收線工字輪也要長得多。因此，當收線和牽引停止時，絞線筒體會仍在轉動，從而導致在捻的鋼絲繩的捻距變小，造成鋼絲繩捻距不準和力學性能的破壞，甚至直接被絞斷。所以，普通的無級調整捻距管式捻股機在運行過程中突然遭遇停電時，會造成在捻鋼絲繩的報廢，從而造成極大的損失，在捻制粗規格鋼絲繩時，損失尤為嚴重。

針對上述缺點，設計一種無級調整捻距管式捻股機突發停電保護電路，其解決在無級調整捻距管式捻股機運行過程中遭遇突然停電時，仍能維持變頻器和電機的正常工作狀態，讓絞線筒體、牽引輪、收線工字輪在電機驅動的情況下，實現同步減速停車，保證停車過程中鋼絲繩的捻距要求。

1控制原理

如圖1所示的無級調整捻距管式捻股機示意圖，其包括絞線筒體、牽引輪、收線工字輪、絞線變頻器、絞線驅動電機、牽引變頻器、牽引驅動電機、收線變頻器和收線驅動電機，絞線驅動電機與絞線筒體連接，牽引驅動電機與牽引輪連接，收線驅動電機與收線工字輪連接;絞線變頻器和絞線電機連接、牽引變頻器和牽引電機連接、收線變頻器和收線電機連接;在絞線筒體旋轉的同時牽引輪帶動鋼絲前進而捻制成鋼絲繩，捻制成的鋼絲繩再由收線工字輪卷繞，牽引變頻器通過脈沖同步跟隨主變頻器，PLC（可編程邏輯控制器）調整牽引變頻器的速度分子給定給定比例，即調整絞線電機和牽引電機之間的轉速比，可以捻制出不同捻距規格的鋼絲繩。

圖2.3所示無級調整捻距管式捻股機突發停電保護電控系統，其特征在于它包括UPS（不間斷電源）、PLC（可編程邏輯控制器）、絞線變頻器、牽引變頻器、收線變頻器和電源丟失檢測電路;由UPS供電給PLC;絞線變頻器、牽引變頻器、收線變頻器分別與PLC之間采用MOUDBUS通訊;絞線變頻器、牽引變頻器和收線變頻器共母線，絞線變頻器自帶順停不停功能，PLC的一個輸入點連接電源丟失檢測電路;電源丟失檢測電路包括光耦、限流電阻和二極管;限流電阻與光耦輸入端連接，二極管串聯在光耦與限流電阻之間。

如圖4所示，當無級調整捻距管式捻股機運行時，具有較大機械慣性的絞線筒體中儲存了較大機械動能，當遭遇突然停電時，驅動絞線筒體的絞線變頻器在檢測到電源丟失后，絞線筒體帶動絞線驅動電機將絞線筒體的動能轉化為電能，并將產生的電能提供給牽引變頻器和收線變頻器，再由牽引變頻器和收線變頻器將電能傳給牽引驅動電機和收線驅動電機，從而維持牽引輪和收線工字輪工作;同時PLC從電源丟失檢測電路得到電源丟失信號后，協調絞線筒體、牽引輪、收線工字輪的轉速，以實現迅速地同步降速停車，保證在捻的鋼絲繩的捻距不變;UPS作用是，在停電后繼續為PLC等控制部分繼續提供工作電源。

2電氣系統控制

電氣控制系統主要由人機界面（HMI）、PLC、變頻器、UPS，電源丟失檢測電路等低壓電氣組成。人機界面選用SMART700IEV3觸摸屏，PLC選用西門子CPUST60，變頻器采用匯川810，電源丟失檢測電路自制。當PLC采集到主電路電源丟失的信號同時UPS在斷電瞬間給PLC提供電源，保證程序指令正常執行;匯川810變頻器帶主從功能和順停不停功能，主從是雙閉環且使用脈沖同步方式更加精準控制捻距，變頻器安裝方式是共母線安裝方式，只要母線電壓維持在報警電壓之上，變頻器就可以安裝PLC發出的指令正常工作，檢測到斷電信號時，PLC發送指令讓主機快速降速，在這個工程中絞線變頻器的母線電壓是升高的;所以在這個過程中設備能維持正常運轉直至停止，從而實現在突然斷電的過程中保持捻距不變的功能。

3使用效果

該電氣控制系統已在多個無級調整捻距管式捻股機設備上使用，在不同規格的鋼絲繩生產過程中進行測試，使用效率良好，解決了無級調整捻距管式捻股機在運行過程中遭遇突然停電時導致在捻的鋼絲繩的捻距變小，造成鋼絲繩捻距不準和力學性能的破壞，甚至直接被絞斷的問題。

參考文獻：

[1]何國強.無極捻距管式捻股機電氣控制.金屬制品，2010，（04）.

[2]張家琦.鋼絲繩生產工藝M.北京：兵器工業出版社，2001

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