系統(tǒng)概述
粗紗工序是紡制細紗前的準備工序，主要包括以下四個主要工序：
(1).牽伸（羅拉）:進行5~12倍的牽伸，分擔(dān)細紗機的牽伸比。
(2).加捻（錠翼）:給牽伸后的須條加上適當(dāng)捻度，使紗具有一定的強度。
(3).卷繞（筒管）:將加捻后的粗紗卷繞在筒管上，便于貯存、搬運。
(4).成形（龍筋）:卷繞成兩端成錐形的粗紗，便于細紗機的退繞喂入。
近年來，隨著電力電子與自動化技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用與深入普及，為滿足進一步提高紡機競爭力的內(nèi)在要求，實現(xiàn)粗紗機高速、高效、高度機電一體化已是國內(nèi)外粗紗機發(fā)展的必然趨勢。代表當(dāng)今最高技術(shù)的新型粗紗機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1所示，整機采用四臺變頻控制的電機分別來實現(xiàn)粗紗的牽伸、加捻、卷繞、成型工序。
圖1 四電機粗紗機傳動原理圖
方案原理圖
圖2 四電機粗紗機傳動方案原理圖
在四電機傳動粗紗機的控制系統(tǒng)中，采用Unity Premium PLC(TSX P57 0244M)作為控制器, 進行粗紗機工藝數(shù)學(xué)模型的計算和速度閉環(huán)和張力閉環(huán)控制。四臺施耐德電氣公司的高性能、高精度ATV71變頻器分別控制羅拉電機、錠翼電機、筒管電機及龍筋電機，以實現(xiàn)粗紗機的牽伸、加捻、卷繞成形等工藝要求。同時配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT G5230)進行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。整個系統(tǒng)通過Unity Premium PLC和ATV71組成通訊速率高達1M的CANopen現(xiàn)場總線。
Premium+ATV71+XBTG方案硬件配置
控制特點
控制器：Premium PLC完成數(shù)學(xué)模型計算、邏輯控制、張力閉環(huán)及CANopen通訊，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，編程簡單。為保證粗紗質(zhì)量，四臺電機的調(diào)速和同步控制要求數(shù)據(jù)刷新速度至少為50ms，通過Unity Premium PLC和ATV71組成CANopen現(xiàn)場總線，應(yīng)用Unity Premium PLC的高效的數(shù)據(jù)處理能力和處理速度，以及CANopen總線高速傳輸和周期性、同步數(shù)據(jù)交換功能，可以很好地滿足四電機傳動粗紗機的實時調(diào)速及同步要求。
速度環(huán)：4臺ATV71（采用編碼器反饋的矢量控制模式），由ATV71自身完成。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，功率范圍0.37～500KW，頻率范圍0～1000Hz(≤37KW)，0～500Hz (>37KW)
；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。具有開環(huán)/閉環(huán)切換、擺頻功能、給定值存儲、PID調(diào)節(jié)以及各種保護等先進功能；集成EMC A級濾波器；無傳感器電機控制；內(nèi)置可編程控制卡。在四電機傳動粗紗機控制系統(tǒng)中，ATV71采用電流矢量閉環(huán)控制模式，可以實現(xiàn)零速度下滿力矩，滿足了粗紗機對低頻傳動的特定要求。
張力環(huán)：通過CCD反饋，由Premium PLC完成。通過CCD反饋檢測粗紗張力的變化，應(yīng)用Premium PLC的PID函數(shù)功能，對四臺變頻器之間的速度比進行實時修正，能有效克服由于溫度、濕度及紗線品質(zhì)不一致引起的張力波動，達到恒張力紡紗的目的。
高速通信：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(yīng)用PDO、SDO、NMT等通訊對象，方便了總線的管理和應(yīng)用。CANopen應(yīng)用于四電機的粗紗機，可確保四電機之間速度的同步。
