1引言
化纖生產(chǎn)是長流程連續(xù)化生產(chǎn)，一般要求一年內(nèi)無故障連續(xù)運轉(zhuǎn)8000h以上，即化纖設備運轉(zhuǎn)的可靠性要求高于一般紡織機械設備。化纖一般分為人造纖維和合成纖維兩大類。我國化纖以合成纖維為主，而合成纖維中又以滌綸纖維為重點發(fā)展，其生產(chǎn)規(guī)模越來越大，年產(chǎn)3萬噸至10萬噸的滌綸短纖維生產(chǎn)設備已趨成熟。本文以年產(chǎn)3萬噸滌綸短纖維生產(chǎn)設備為例。滌綸短纖維生產(chǎn)設備包括紡織聯(lián)合機和后處理聯(lián)合機。
紡織聯(lián)合機包括紡絲機（主要有紡絲箱體、紡絲組件、紡絲泵、計量泵、冷卻吹風和上油、聯(lián)苯加熱等），卷繞機（主要有上油、牽引機、喂入機等）和絲桶往復裝置（主要包括進桶輸送、臺車、縱向和橫向運動裝置，絲束出捅輸送裝置等）。
后處理聯(lián)合機包括集束架、導絲機、浸油槽、一道牽伸機、水浴槽、二道牽伸機、蒸汽加熱管、緊張熱定型機、冷卻噴淋機、三道牽引機、疊絲機、三輥牽引機、張力架、蒸汽預熱槽、卷曲機、鋪絲機、輸送機、松弛熱定型機、曳引張力架、曳引機、切斷機和打包機等。
2控制系統(tǒng)
滌綸短纖維生產(chǎn)設備的控制系統(tǒng)方框圖如圖1所示，系統(tǒng)采用工業(yè)計算機作為上位機、PLC為各分系統(tǒng)的控制核心。各分系統(tǒng)的PLC與各變頻器、伺服控制器、現(xiàn)場I/O等通過現(xiàn)場總線（Profibus-DP）進行通訊，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，而各分系統(tǒng)的PLC與操作員站和工程師站通過工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）進行通訊，實現(xiàn)車間級和廠級信息管控，提供實時數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)管控一體化提供了條件。
2.1紡絲聯(lián)合機控制
紡絲聯(lián)合機主要技術特征:
日產(chǎn)量:100t/d;
紡絲位數(shù):32或36位;
機械速度:500～1500m/min;
絲桶縱向速度:5～10m/min;
絲桶橫向速度:0.5～3.5m/min;
全機總功率460kW（其中傳動功率160kW，聯(lián)合加熱300kW）。
控制系統(tǒng)方框圖如圖1，控制系統(tǒng)包括工程師站、操作員站、紡絲控制、卷繞喂入控制、絲桶往復控制分站。
操作員站完成對生產(chǎn)流程畫面顯示，可對工藝參數(shù)，PID調(diào)節(jié)參數(shù)進行設定、修改、記錄、查詢、打印以及報警信息的紀錄、查詢和打印等。
工程師站除具有操作員站主要功能外，還具有對多條生產(chǎn)線（如紡絲及后處理聯(lián)合機）的編程、組態(tài)、調(diào)試和修改等功能，還具有故障診斷功能。
操作員站和工程師站均由工控機實現(xiàn)。人機界面采用觸摸屏，可方便地在觸摸屏上設定紡絲工藝參數(shù)、運行控制、工況顯示、故障報警顯示以及數(shù)據(jù)紀錄和查詢等紀錄。
（1）紡絲機控制系統(tǒng)方框圖如圖2所示。
紡絲PLC（1PLC）對32臺紡絲泵，1臺上油泵的變頻對調(diào)速，對4臺紡絲箱體溫度壓力進行監(jiān)控，系統(tǒng)設有4個現(xiàn)場I/O，通過人機界面實現(xiàn)工藝參數(shù)的設定、修改、各有關數(shù)據(jù)采集，并控制上述設備的運行。
（2）卷繞喂入控制系統(tǒng)方框圖如圖3所示，卷繞PLC（2PLC）出控制1～6牽引輥、導絲輥、喂入輪、上油泵（輪）電機的調(diào)速外，還控制紡絲吹風裝置，設有5個現(xiàn)場I/O，通過觸摸屏完成工藝參數(shù)的設定、修改和數(shù)據(jù)采集等。
牽引輥1至牽引輥6之間各輥在牽引絲束時可能出現(xiàn)發(fā)電運行狀態(tài)，即倒拖現(xiàn)象，這將導致牽引比不穩(wěn)定。為此，采用共直流母線供電方式，將牽引輥1～6共6臺逆變器由1臺整流單元供電，即可保證處于發(fā)電運行的電機所產(chǎn)生的回饋能量消耗在處于電動狀態(tài)運行的電機中，這樣，負功率能量通過直流母線可自動平衡，加之各逆變器端直流電壓并聯(lián)連接，濾波電容容量增大，因而，直流母線的電壓不致升高，牽伸比的穩(wěn)定得到保證。
（3）盛絲桶往復裝置控制系統(tǒng)如圖4所示，絲桶往復PLC（3PLC）控制絲桶往復裝置的縱向、橫向伺服電機的精確傳動，并通過觸摸屏實現(xiàn)有關參數(shù)的設定、修改和采集，同時設有定長裝置，對每桶絲的長度進行精確定長，使各絲桶的尾絲浪費降到最低。
直接紡的紡絲聯(lián)合機還應包括熔體配管增壓泵PLC站（4PLC），該PLC站主要是控制熔體配管的溫度和熔體壓力，增壓泵采用交流異步電機傳動，選用矢量控制型變頻器精確調(diào)速，調(diào)控配管內(nèi)熔體壓力。