緊密紡細紗機控制系統(tǒng)方案
| 系統(tǒng)概述 細紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特數(shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標準的細紗，供捻線、機織或針織使用。傳統(tǒng)細紗機的牽伸原理與粗紗機基本相同，而卷繞和加捻則是由鋼領和鋼絲圈來完成的。環(huán)錠細紗機和傳統(tǒng)粗紗機一樣由一臺電機傳動，通過齒輪箱變換各機構(gòu)需要的速度。在環(huán)錠細紗機各組成部分中，牽伸系統(tǒng)是反映細紗機性能和影響紗線質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，而新型的緊密紡紗技術(shù)通過對牽伸部分進行創(chuàng)造性改造，將牽伸區(qū)和集合區(qū)分離，在環(huán)錠紡羅拉牽伸與加捻之間疊加對纖維須條的氣動凝聚或集聚技術(shù)，增加了須條的緊密度，毛羽減少約20％，強力則提高約10％，同時，條干均勻度、機器效率等也有不同程度的提高，不僅可以降低加工成本，同時可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點是與原細紗機完全一致，只多出一對集聚羅拉，在原環(huán)錠細紗機上也可進行改裝，具有廣闊的市場前景。 緊密紡細紗機的控制系統(tǒng)較環(huán)錠細紗機復雜許多，首先是前后羅拉的嚴格同步，實現(xiàn)牽伸倍數(shù)和捻度的精密控制，保證高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量；其次是通過取消鋼領板的傳動齒輪，采用先進的伺服控制技術(shù)實現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù)，從而實現(xiàn)了機械機構(gòu)的簡化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動調(diào)節(jié)。 方案原理圖  圖1 緊密紡細紗機傳動方案原理圖 在緊密紡細紗機的控制系統(tǒng)，采用了三套施耐德電氣公司的Twin Line系列伺服驅(qū)動系統(tǒng)和無刷伺服電機，分別控制前、后羅拉以及鋼領板；采用1臺ATV71變頻器控制主傳動電機，采用1臺ATV31變頻器控制風機；整個系統(tǒng)采用Micro PLC控制，Micro PLC與變頻器及伺服間采用高速CANopen總線進行通訊，同時采用XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進行系統(tǒng)操作和監(jiān)控。 Micro+ATV71+ATV31+TWLIN+XBTG方案硬件配置
控制特點 控制器：由Micro PLC實現(xiàn)整機的邏輯控制和參數(shù)計算，實現(xiàn)整機的最優(yōu)控制。 Micro系列PLC是施耐德電氣公司推出的具有強大處理能力和較大的存儲空間的中小型PLC(I/O點最多256點)。通過Micro PLC準確的運算和高精度的模擬量輸出，控制Twin Line系列伺服系統(tǒng)，可以實現(xiàn)緊密紡細紗機所要求的前、后羅拉精密同步、以及鋼領板電子成形；Micro PLC的內(nèi)存擴展功能也為緊密紡細紗機控制所需的大容量數(shù)據(jù)存儲區(qū)提供了有力的保障。 人機界面：由觸摸屏XBTG HMI實現(xiàn)紡紗參數(shù)的設定、顯示和故障監(jiān)控。 錠子和羅拉的變頻調(diào)速（ATV71） 錠子利用變頻器的多段速功能很好地滿足了細紗的工藝要求,前后羅拉通過ATV71進行嚴格速度同步，實現(xiàn)對粗紗的精密牽伸。其主要優(yōu)勢在于能夠根據(jù)落紗大、中、小紗的張力變化，實現(xiàn)自動無級變速，優(yōu)化紡紗條件，以盡可能地保持紡紗各階段的張力穩(wěn)定，對進一步降低斷頭，減少毛羽，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，降低能耗和減輕值車工勞動強度都將起到積極作用。 ATV71系列變頻器是施耐德電氣公司推出的基于現(xiàn)代控制理論矢量控制技術(shù)的具有高性能和強大功能的全系列變頻器。調(diào)速范圍1～100(開環(huán))，1～1000(閉環(huán))；調(diào)速精度為10%(開環(huán))， 0.01%(閉環(huán))；過力矩能力為170%60s或220%2s。集成EMC A級濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場總線。 風機的變頻調(diào)速（ATV31）: ATV31系列變頻器具有可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用等特點，內(nèi)置A級EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場總線。  圖2 緊密紡細紗機錠子的多段速 細紗的成形：由伺服控制鋼領板升降。 應用伺服控制器的電子凸輪功能， 預先下載兩條曲線至伺服驅(qū)動器，在機器啟動后，伺服接受信號輸入啟動凸輪曲線后兩條曲線交替切換工作。用戶可從人機界面上輸入相關(guān)參數(shù)，然后通過通訊傳到伺服相關(guān)參數(shù)可以修正曲線以適應不同的產(chǎn)品需求。關(guān)于停電后恢復生產(chǎn)的功能，電子凸輪提供實時讀取當前主軸位置的功能，TLC6的內(nèi)存區(qū)內(nèi)可以提供若干斷電記憶的變量區(qū)間，我們利用這些功能將斷電前瞬間的位置記住，在恢復電源之后重新進行生產(chǎn)過程。  圖3 鋼領板升降電子凸輪曲線 自動落紗:由位置型伺服實現(xiàn)細紗的高速、精準、全自動落紗。 應用伺服控制器的(位置型) 點到點精確定位，同時應用伺服控制器的內(nèi)置編程功能實現(xiàn)停電時的位置記憶。 現(xiàn)場總線通訊：速率高達1M的CANopen總線。 CANopen總線是基于CAN BUS的高層協(xié)議，秉承了CAN總線的抗干擾性強、高速、實時的優(yōu)點，另外CANopen應用PDO、SDO、NMT等通訊對象，方便了總線的管理和應用。施耐德的ATV31、ATV71及伺服系統(tǒng)TWLIN均內(nèi)置了CANopen，因此，將CANopen應用于多電機傳動的緊密紡細紗機，不僅可獲得高性能的總線通訊，而且非常經(jīng)濟。 |
