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1 引言
本文是针对某生活小区实际情况，结合用户生活/消防双恒压供水控制的要求进行改造的技术心得，作为变频器在供水控制应用中的案例。
2 双恒压供水系统设计
2.1 双恒压供水原理
图1 生活/消防双恒压供水系统示意图
如图1所示，市网自来水用高低水位控制器eq来控制注水阀yv1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给plc，作为水位报警。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距很小。生活用水和消防用水共用四台泵，平时出水电磁阀（3通阀）yv2处于失电状态，关闭消防管网，四台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活恒压供水。当有火灾发生时，电磁阀yv2得电，关闭生活用水管网，四台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，四台泵改为生活供水使用。
2.2 系统控制要求
（1）生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行。
（2）四台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出。
（3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过1天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长。
（4）四台泵在启动时都要有软启动功能。
（5）要有完善的报警功能。
（6）对泵的操作要有手动控制功能；手动只在应急或检修时使用。
3 电控系统设计
3.1 供水变频器选型
山东新风光公司的jd-bp32-xf型是专用供水变频器，使用空间电压矢量控制技术适用于宽泛的传动要求，在恒压供水中可以采用这类变频器。jd-bp32-xf型变频器除具有变频器的一般特性外，还具有以下特性：水压高、水压低输出接口，变频器运行上限、下限频率可以任意设定，可以方便地进行双压力控制，内置智能pi控制，非常适用于供水控制要求。在本例中选用jd-bp32-22f（22kw）供水变频器拖动水泵。
3.2 plc应用设计
（1）控制系统的i/o点及地址分配。根据图1所示及控制要求,统计控制系统的输入、输出信号的名称，代码及地址编号如下表1所示。
表1 输入输出点/代码及地址编号
（2）plc系统选型。选用西门子主机cpu222（8入6继电器出）1台，加上扩展模块em222（8继电器输出）1台。系统共有开关量输入点8个，开关量输出点10个，满足系统供水控制要求。
（3）压力传感器。在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可
3.3 电气控制系统原理图设计
电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及plc外围接线图三部分。
图2 主电路图
（1）主电路图。图2所示为电控系统主电路。四台电机分别为m1、m2、m3、m4。接触器km1、km3、km5、km7，分别控制m1、m2、m3、m4的工频运行；接触器km2、km4、km6、km8，分别控制m1、m2、m3、m4的变频运行；fr1、fr2、fr3、fr4分别为四台水泵电机过载保护用的热继电器；qs1、qs2、qs3、qs4和qs5分别为变频器和四台泵电机主电路的隔离开关；fu1、fu2、fu3和fu4为主电路的熔断器；bpq为供水专用变频器。
图3 电控系统控制电路图
（2）控制电路图。图3所示为电控系统电路。图中sa为手动/自动转换开关，sa打在1的位置为手动控制状态，打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮sb1~sb10控制四台泵的起/停和电磁阀yv2的通/断；自动运行时，系统在plc程序控制下运行。图中的hl12为自动运行状态电源指示灯。
图4 双恒压供水控制系统及扩展模块的外围接线图
（3）plc接线图。图4所示为plc及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号sa1被触动，i0.0为1。
3.4 控制程序设计
（1）程序中使用的plc内部器件及功能，如下表2所示。
表2 plc内部器件及功能定义
生活/消防双恒压的两个恒压值是jd-bp32-xf供水专用变频器直接设定的。在本实例中，根据用户要求，生活压力设定为0.35mpa,消防压力设定为0.60mpa。
压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板14脚、15脚给出。
供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为22hz,运行上限频率设为50hz。plc供水控制系统流程如图5所示。
图5 流程图
（2）系统plc控制程序
4 结束语
随着变频调速技术的飞速发展，变频调速恒压供水技术在小区已普遍使用。用变频器来实现恒压供水，与其它供水方式相比较而言，其优点是非常明显的。节能效果十分显著，启动平稳，启动电流小，避免了电机启动时对电网的冲击，延长了泵和阀门等的使用寿命，消除了启动和停机时的水锤效应。供水控制系统提高了小区的供水质量。各项控制指标达到使用要求。
以采用远传压力表。在本例中采用简单廉价的远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板。
1 引言
织造工艺包括机织、针织、编织和非织造。针织又分为经编和纬编。经编用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，成圈而形成针织物，这种方法称为经编，形成的针织物称为经编织物。
经编机种类很多，按结构特点主要有特里科型和拉舍尔型两大类。在特里科经编机上，由织针引出的织物与针杆平面间夹角约为115°，织物由沉降片和牵拉辊一起牵拉，使刚形成的线圈转向针背，脱离编织区。这一类经编机一般使用钩针或槽针，机号和机速较高，适用于编织组织结构和花型比较简单的经编针织物。在拉舍尔经编机上，织物引出方向与针杆平面间夹角在140°以上,织物仅靠牵拉辊牵拉。拉舍尔经编机一般使用舌针或槽针，机号与机速较低，适用于编织组织结构和花型比较复杂的经编针织物。贾卡经编机是拉舍尔经编机的一种，近年来贾卡经编机发展迅速，从机械式贾卡装置发展到电磁式控制的贾卡装置，再从电磁式发展到现在的压电式，使机器的速度提高了，可达1300转/分，贾卡提花原理得到发展。传统的链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，其机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求。全伺服经编机出现解决了编织机传动慢的难题，已在纺织中渐渐得到应用。现在全伺服的经编机在产量，效率，花型多样性，产品质量上都有很好的优势，将成为未来提花织布的主流。
2 经编机原理和结构
2.1 机械原理和结构
经编机的主要成圈机件有织针、导纱针、沉降片和压板（用于钩针机）。织针整列地装在针床上，随针床一起运动。导纱针装在条板上组成梳栉。经纱穿过导纱针的孔眼,随梳栉一起运动而绕垫在针上,通过织针、沉降片等成圈机件的相互配合运动而织成织物。
经编机主要由编织机构、梳栉横移机构、送经机构、牵拉卷取机构和传动机构组成。（1）编织机构包括针床、梳栉、沉降片床和压板，一般由凸轮或偏心连杆传动。凸轮常用于速度较低、成圈机件运动规律较复杂的经编机中。偏心连杆由于传动平稳，加工较简便，高速运转时磨损和噪音较小，在高速经编机上得到广泛应用。（2）梳栉横移机构，使梳栉在成圈过程中按照针织物组织的要求横移，将经纱垫于针上，以便织成具有一定组织结构的针织物。通常有花板式和凸轮式两种，花板式机构通过一定外形和尺寸的花板按针织物组织的要求串连成花板链条，使梳栉横移，适用于编织花纹比较复杂的组织，花型变换比较方便。在凸轮式机构中凸轮是按针织物组织所需梳栉横移规律而设计的，传动较平稳，能适应较高的编织速度。（3）送经机构，把经轴上的经纱退解下来，送入编织区。有消极式和积极式两类。消极式机构中经轴为经纱张力拉动而送出经纱，不需要专门的经轴传动装置，适用于机速较低、送经规律较为复杂的经编机。积极式送经机构采用专门的传动装置使经轴回转送出经纱，又有张力感应式和线速度感应式之别。张力感应式机构通过张力杆感应经纱张力的大小来控制经轴的转速。线速度感应式机构通过测速装置感应经纱运动速度的大小来控制经轴的转速。这类机构以预定线速度送出经纱，能在高速运转条件下稳定地工作，故在高速经编机上得到广泛使用。（4）牵拉卷取机构的作用是以预定的速度将织物从编织区牵引出来并卷绕成布卷。
经编机控制系统主要包括电子送经系统、电子提花系、梭节横移系统三个部分构成。
2.2 电子送经系统
电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。电子送经系统可以分为单速或双速的eba 和多速的ebc两种，采用plc、变频器、三相异步电机、伺服电机、编码器等组成闭环控制，来实现主轴恒速运转调节经轴转速，进而实现恒定送经。
2.3 电子提花系统
电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由3146-4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。
2.4 梭节横移伺服系统
经编机的梭节一般有56条或40条,目前多的是56条。每条梭节由1个900w的伺服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统是由和利时公司plc和伺服电机所构成的系统，也是本文主要介绍的部分，框架详见梭节横移系统结构图。
3 梭节横移伺服系统设计
经编机梭节横移系统由控制部分、驱动部分和监控部分组成，系统结构图见图1。监控软件采用和利时公司组态软件，完成整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，plc、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态；完成系统的参数设置：机械参数主要是主轴参数，运动参数主要是给plc定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）；完成工艺装针、故障处理、盘头控制、用户管理、帮助等功能。
图1 经编机梭节横移伺服系统结构图
3.1 梭节横移工艺
每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。
花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织cad软件生成的。系统需要将纺织cad生成的相关花型数据转换成plc能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。
3.2 控制部分
主控制器要进行横移信号采集与处理，协调各分控制器的同步工作。系统采用和利时公司g5系列plc，由一个cpu模块fm215-2bt02、两个16点开关量输入模块fm221-1bh00、三个16点开关量输出模块fm222-1bh00和一个16点继电器输出模块fm221-1hf00组成。
系统分控制器共有28个，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器采用和利时公司g3系列高速运动控制cpu模块lm3106a，cpu模块上集成14点输入和10点晶体管输出，具有一个rs232串行通讯接口，具有两路100khz高速脉冲输出功能。分控制器通过rs232/rs485转换器以485通讯方式连接到上位计算机上，进行监控。
3.3 驱动部分
系统共有56条梭节，由和利时公司56套900w的森创交流伺服进行控制，伺服的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。
3.4 监控部分
上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑tpc-1261，配以监控软件来完成；电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。
4 结束语
整套系统采用性价比极高的和利时机电产品提供了整体解决方案。在整个项目解决综合问题比较突出的显现和利时产品在系统整合上的优势。
系统采用和利时plc作为控制器,利用本品伺服定位功能、丰富的内部数据资源、强大通讯功能，使得控制与驱动紧密结合，使系统控制的更好。
程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产销量居国内首位，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项先进技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。
九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便可靠等优点突出，已完全取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的解决方案。RS485通讯只需用两根线，安全可靠且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯极为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。
2 工艺过程简述
研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了安全期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速低于正常值时，就停车报警；料盘除设有转速检测外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。
3 系统硬件设计
3.1 单自动化平台
艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、仿真模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定可靠，钢球研球机成为钢球研球机PLC的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能极低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球专用加工设备的多样化的使用环境，可以实现单品牌同平台技术集成，也成为项目设计的。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。
3.2 电气原理设计
系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）如图1所示。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样极少占用PLC的输出点，也无需用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口直接端子连接，极为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”极性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。
图1 电气原理
4 系统软件设计
EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，选择做静止自整定，对高操作频率，低操作频率，JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定。针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定。为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。
通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，1为COM1通道(EC10只支持通道1)，1为通讯地址，其值必须预先设定，与变频器通讯地址一致，“唯一”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。
5 结束语
该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线少，提高了产品的可靠性。所选艾默生CT变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作可靠，尚未出现故障，具有很高的性价比。