刘向东

(兰州蓝星纤维有限公司，兰州 730060)

碳纤维碳化线驱动系统由多级驱动辊筒组成，原丝通过驱动牵引，从放丝依次经氧化、碳化及表面处理等工序后进行收丝。各级驱动的同步性、速度精度和可靠性是安全生产和保证碳纤维产品质量的关键因素。

为了保证驱动系统满足碳化线的要求，笔者选用西门子PLC和伦茨变频器对各驱动电机进

行控制。

1 工艺流程①

碳化线总长度为300m，共有46级独立驱动电机，其流程如图1所示，驱动电机功率为1.5～7.5kW，驱动辊直径300～400mm，驱动张力20kN，线速度可调范围2～12m/min，线速度控制精度±0.05%。

图1 碳化线生产流程简图

2 控制系统

控制系统采用上位机、PLC、分布式I/O从站、HMI和现场设备组成Profibus-DP网络。

系统配备了高性能工控机，采用WinCC组态软件设计整个电气控制系统的监控、管理及报表处理等控制功能，如图2所示。

图2 电气控制系统简图

采用S7-300PLC作为控制系统的控制单元，德国伦茨公司的Lenze9300系列高性能变频器进行驱动控制。S7-300 315-2 PN/DP作为系统的控制主站，完成全系统的数据通信与交换功能。PLC主站完成放丝和氧化部分的驱动与辅助控制，采用通信方式控制ET200M分布式I/O从站(碳化和后处理部分)。

系统设计采用3台触摸屏，分别布置在生产线的前部、中部和后部，对各自工段所属设备进行监控。触摸屏选用西门子15英寸(1英寸=2.54cm)HMI。

变频器供电系统采用共直流母线技术，利用Lenze 9340能量回馈单元组成共直流母线系统(图3)，对各个变频器单元并联供电。当电机处于发电状态时，Lenze 9340可以向电网回馈电能，节约了设备的运行成本，同时也对变频器运行的可靠性和寿命都有一定提高。……