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    一、引言

    現今社會PC機軟硬件資源豐富、產量大、價格低且質量高，為廣大技術人員所熟悉和認可，家用電腦逐步普及。目前，PC機占通用計算機95%以上，這是工業PC熱的基礎。從事工控的專家和技術人員自然想賦予PC機更高的使命，擬讓它在過程控制、制造自動化及樓宇自動化等方面扮演重要角色。

    IPC機箱中插入各種高性能的CPU卡、RAM、ROM/Flash電子盤、各類外設卡及工業I/O卡，再配以相應的工控軟件，便構成了一個工業過程控制IPC系統。該文針對某印染廠L型練漂聯合機C單元的控制，通過工控機完成了印染設備交流變頻同步調速系統的全部設計和控制。

    二、L型練漂聯合機簡介

    對印染設備來說，同步協調是要保證布匹加工中恒線速度和恒張力。前后速度一致是布匹運行的基本條件，否則不是斷布就是纏軸；而張力恒定則與印染加工的質量有密切的關系，它與印花、漂白、染色織物的均勻度、勞度、手感、縮水率等有關。某印染廠的+ 型練漂聯合機是1985年從日本引進的設備，全機分A、B、C 3個單元，共使用了28臺直流電機傳動，計A單元10臺，B單元7臺，C單元11臺，3個單元同步調速，單元間設有三輥松緊架和旋轉變壓器，以此調節線速度一致和維持適當的布張力。整個聯合機屬兩級同步，調速范圍為35～140m/min，3個單元既可聯合運行也可單獨運行。

    原系統采用共――分電源混合直流同步傳動：單元內部各直流電機共（電樞）電源，同步采用調激磁；單元間采用分（電樞）電源，同步采用調電樞電壓，單元內部各主令電機的主軸上裝有測速發電機，引入速度反饋，以保證速度穩定。

    這臺聯合機已使用多年，部件損壞嚴重，因此提出對L機實行技術改造，將傳動由直流改為交流變頻，電機由直流電機改為鼠籠電機。

    三、系統改造方案

    由于電力電子技術的發展和交流電機變頻調速技術的成熟，在生產中的推廣應用已經開始。在印染設備上采用交流多電機變頻同步調速，用鼠籠電機取代直流電機已成為可能。除個別設備外，印染機械都是單方向不可逆運行，在給定的工藝條件下，負載基本不變，屬恒轉矩負載。這些特點特別適合于變頻調速。多單元速度的公調和自調都通過變頻，這對變頻器來說是不難辦到的。經過技術革新，現已將A、B單元均成功改造成用可編程控制器控制的交流多電機變頻同步調速系統，而C單元欲改造成工控機控制的交流多電機變頻同步調速系統。

    C單元包括11臺電機，每一臺電機均由一臺變頻器控制。電機間共有8套松緊架同步裝置進行布張力的同步。工業控制計算機（IPC）內部的ISA槽插有2塊板卡，其中一塊是開關量輸入輸出卡，完成C單元全部邏輯控制關系，另外一塊是模擬量I/O卡，通過A/D轉換完成實時監測松緊架位置信號并顯示于計算機屏幕上，同時通過計算機主令頻率給定，進行D/A轉換，經過頻率給定放大隔離電路控制11臺變頻器的主頻率給定（公調），而松緊架的位置信號經同步裝置轉換成-5V～+5V的差分電壓信號，作為變頻器的輔助頻率給定（自調），主頻率和輔助頻率同時作用于變頻器，進行同步調節。另由ADAM4520（RS-232轉RS-485）完成印染設備在Windows98下DCS變頻調速系統的串行通信控制，通過上位機對變頻器內部參數進行讀取并顯示，寫參數于變頻器，可以代替變頻器的面板按鈕功能。

    8套松緊架即為張力傳感器，多傳感器數據融合問題在這里有了很好的體現。張力傳感器將電機間張力不一致的信號檢測出來，分別送入各變頻器進行決策，然后11臺變頻器在主頻率的統一調整下對整個系統進行控制。這說明本系統的控制應用了分布式檢測信息融合的方法。其結構如圖1所示：

圖1 用于多傳感器系統數據融合模型

    多傳感器數據或信息融合的基本思想是，首先對來自多個傳感器檢測到的數據和信息進行預處理，然后計算各個證據的基本概率賦值、信任函數和似真度函數（即證據體），再根據一定的合成規則將各個證據體合并成一個新的證據體。最后按照一定的判決規則選擇信任函數和似真度函數最大的假設作為融合結果。

    四、解決的幾個問題

    在L型練漂聯合機變頻同步調速中有幾個問題比較關鍵。

    1、松緊架同步裝置

    多電機同步拖動主要是保證各單元機的協調運行。松緊架是染整設備中常用的一種同步裝置（張力傳感器），安裝在兩電機的中間，如前后兩單元機線速度不一致，調整輥就會移動，發出信號，控制前面或后面機臺（即從動單元機）的線速度，使前后機臺協調運行。

    2、角度――電壓轉換裝置

    是選用旋轉變壓器及其同步裝置來實現的。旋轉變壓器與松緊架機械同軸連接，當松緊架信號有變化時（即線速度不一致時），旋轉變壓器就會轉過一個角度，因線性旋轉變壓器的輸出電壓在一定轉角范圍內與轉角成正比，所以來自旋轉變壓器上的電壓，經過同步電路，轉換成-5V～+5V的電壓。從而舍去了原系統中的測速裝置，較好地解決了負載波動引起的速度變化。

    3、頻率給定放大隔離電路

    計算機給定電機運行的主頻率，經過模擬量I/O卡的D/A轉換，轉換成0～+5V的電壓，光電隔離，線性放大，然后送入11臺變頻器，進行主頻率給定。

    五、工控軟件實現

    對于工控軟件而言，一方面由于在運行過程中，需要進行大量的數據處理；另一方面由于工控軟件包括組態和運行兩部分，需要完成從系統配置到數據采集、過程監控等眾多復雜任務，涉及計算機、通信和控制眾多知識領域，可將其大體分為：數據通信、控制算法、總貌畫面、趨勢畫面、工位儀表、報表處理等。程序通過Visual C++ 6.0的C模式編程來實現。軟件功能模塊劃分見圖2。

圖2 軟件功能模塊圖

    六、結束語

    該文參考國內最新工控軟件組態王5.0，完成用工控機實現某印染廠L機C單元交流多電機同步變頻調速控制系統，其中軟件采用C++ 6.0的C模式編程，硬件中的工業開關量卡完成其開關量輸入輸出邏輯，并能很好地做到實時監測；模擬量I/O卡對變頻器進行主頻率和輔助頻率控制；利用API函數實現與變頻器的全部串行通信，從而實現了在Windows98環境下用單臺工控PC機控制多臺變頻器的任務，即分布式變頻調速系統。整個控制系統靈活、方便、實用，不失為Windows下工控機應用的一個較成功實例。