1.引 言
轉(zhuǎn)杯紡紗是一種新型紡紗技術(shù),,是將并條加工的熟條開松成單纖維,由氣流輸送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯(高達(dá)15萬(wàn)轉(zhuǎn)/分)內(nèi)進(jìn)行凝聚和加捻成紗,,最后紗線繞在紡紗器外的紗筒上,,制成圓柱形或圓錐形紗筒。
與傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗相比,,轉(zhuǎn)杯紡紗具有工序短(省略了粗紗與絡(luò)筒工序),、產(chǎn)量高(3~8倍) 、大卷裝等特點(diǎn),,同時(shí)使用原料范圍廣,,紗線質(zhì)量?jī)?yōu)于環(huán)錠紗、紡紗成本也可降低,,總體趨勢(shì)是向著高速,、大卷裝、智能化,、高自動(dòng)化和低捻(針織紗)等方面發(fā)展。目前,,我國(guó)的轉(zhuǎn)杯紡只占環(huán)錠紡的2%,,較世界水平(歐洲為25%)還有較大的差距;技術(shù)方面,,局限于粗支紗的加工,,無(wú)法紡較細(xì)的紗支,因此,,轉(zhuǎn)杯紡在我國(guó)有較大的發(fā)展空間,。
轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)主要包括三個(gè)方面的控制:首先是每個(gè)轉(zhuǎn)杯的控制,需要實(shí)現(xiàn)斷紗檢測(cè)和半自動(dòng)接頭功能,;其次,,為保證起動(dòng)和停機(jī)時(shí)不斷紗,紡杯速度,、引紗電機(jī)與喂棉電機(jī)之間的動(dòng)作必須協(xié)調(diào)同步,,同時(shí)要求較高的速度精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng);第三,,需要實(shí)現(xiàn)主控制器" title="主控制器">主控制器與分控制器之間的總線連接和通訊,,以及用于操作和監(jiān)控的人機(jī)界面。
2.控制系統(tǒng)方案
轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)采用了施耐德" title="施耐德">施耐德電氣公司根據(jù)客戶要求量身定作的轉(zhuǎn)杯專用控制器,,實(shí)現(xiàn)每個(gè)紗錠的斷紗檢測(cè)和半自動(dòng)接頭功能,,傳動(dòng)系統(tǒng)采用帶閉環(huán)磁通反饋功能的ATV58F或ATV58變頻器(加VW3A58202編碼器反饋卡),主控制器采用Twido PLC或Micro PLC,通過(guò)通訊擴(kuò)展口實(shí)現(xiàn)與專用控制器的Modbus總線通訊,,通過(guò)模擬量輸出ATV58F或ATV58變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速和同步控制" title="同步控制">同步控制,,同時(shí)配Magelis XBT- G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT-G5230)或TSX08 HMI文本圖形顯示器進(jìn)行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。
此外,,通過(guò)將主軸喂紗電機(jī)使用Twin Line系列伺服系統(tǒng),,變換喂紗速度(速度在高速和低速間頻繁切換) ,實(shí)現(xiàn)紗線粗細(xì)的有規(guī)則變化或無(wú)規(guī)則的變化,,可以紡制出竹節(jié)紗等特種紗線,。
3.控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
Twido PLC是施耐德電氣公司推出的結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活,、功能豐富的小型PLC系列產(chǎn)品,,有模塊化和一體化兩種CPU本體、以及多種離散量,、模擬量I/O" title="I/O">I/O模塊供用戶選擇配置,,最多可擴(kuò)展7個(gè)I/O模塊,最大I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)264點(diǎn),;同時(shí)具有4路高速計(jì)數(shù),、2路脈沖輸出和2路RS485通訊口;程序容量可達(dá)3000步(通過(guò)存儲(chǔ)器擴(kuò)展插件可擴(kuò)展至6000步),。Twido PLC采用基于Windows的TwidoSoft編程軟件" title="編程軟件">編程軟件,,提供包括浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID指令等豐富的指令集和方便系統(tǒng)調(diào)試的應(yīng)用程序?yàn)g覽器,,可以實(shí)現(xiàn)硬件配置,、可逆的梯形圖和指令列表編程,具有完全的符號(hào)化編程以及ASCII 碼導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能,,為客戶提供簡(jiǎn)單,、靈活、可靠的解決方案,。
轉(zhuǎn)杯專用控制器施耐德電氣公司根據(jù)客戶對(duì)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)應(yīng)用的各項(xiàng)功能要求,,通過(guò)施耐德上海研發(fā)中心高水平的技術(shù)開發(fā)力量和施耐德無(wú)錫電子工廠可靠的制造加工能力,為客戶量身定作的專用控制器,。轉(zhuǎn)杯專用控制器基于Twido PLC的軟,、硬件平臺(tái),不僅具有與Twido PLC相同的功能和編程軟件開發(fā)環(huán)境,,而且根據(jù)客戶的實(shí)際需求,,設(shè)計(jì)了恰當(dāng)數(shù)量的I/O點(diǎn)(每個(gè)控制器控制16個(gè)或12個(gè)轉(zhuǎn)杯)和相應(yīng)的輸入/輸出方式,并且內(nèi)置了轉(zhuǎn)杯紡紗半自動(dòng)接頭等特殊指令,;同時(shí),,控制器的安裝方式,、接線方式、通訊方式等也通過(guò)專門設(shè)計(jì)以符合轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的實(shí)際應(yīng)用和連接狀況,,充分地滿足了客戶的對(duì)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)控制的特定需求,。
ATV58系列變頻器是施耐德電氣公司推出的磁通矢量控制通用變頻器,功率范圍 0.37~75kW,,輸出頻率最大到500Hz,,具有低速大轉(zhuǎn)矩特性、150%的高制動(dòng)力矩,,以及低電網(wǎng)電壓運(yùn)行 (大于60%正常電壓可運(yùn)行) 等功能,;額定速度下,調(diào)速精度開環(huán)為±1%,,閉環(huán)為±0.1%(配測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋卡)或?0.02%(配編碼器反饋卡),。ATV58變頻器內(nèi)置了EMC濾波器、進(jìn)線電抗器,、制動(dòng)單元等,,有效地降低了系統(tǒng)集成成本,提高了系統(tǒng)可靠性,。此外,,ATV58變頻器除內(nèi)置的Modbus通訊接口(即操作面板接口)外,通過(guò)通訊擴(kuò)展卡,,可以提供多種通訊網(wǎng)絡(luò)接口(包括工業(yè)以太網(wǎng),、 FIPIO、Modbus Plus,、CANopen、Interbus-S,、Profibus-DP,、DeviceNet、AS-i,、Uni- telway等)和相應(yīng)的通訊控制方式,,極大地豐富了變頻器的應(yīng)用范圍,為傳動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的多電機(jī)同步控制,、變頻器遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控,、變頻器控制和狀態(tài)信息的雙向交換等復(fù)雜應(yīng)用提供了簡(jiǎn)單、可靠,、便捷的解決方案,。
TSX08 HMI系列產(chǎn)品是施耐德電氣公司面向中國(guó)市場(chǎng)推出的極具競(jìng)爭(zhēng)力、功能豐富的中文文本圖形顯示器,,有兩行文本圖形和四行文本圖形兩種型號(hào),,具有64K存儲(chǔ)容量,通過(guò)Modbus、JBus等通訊協(xié)議與PLC連接,,通過(guò)面板上的8個(gè)功能鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入等操作,。采用 TSX08 HMI Configurator開發(fā)軟件,可以配置多達(dá)60個(gè)應(yīng)用,、報(bào)警和幫助頁(yè)面,,其中變量可以以字母、數(shù)字,、位圖,、棒圖、趨勢(shì)圖等豐富的形式表示,,同時(shí)提供I/O交叉索引,、HMI/PLC交互控制、以及模擬仿真運(yùn)行等高級(jí)功能,,可以很好地滿足客戶的需求,。
在轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)杯專用控制器安裝在各單元機(jī)臺(tái)內(nèi)部,,在實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)杯的斷紗檢測(cè)及半自動(dòng)接頭等功能的同時(shí),,作為Modbus從站與主控制器Twido PLC或Micro PLC交換信息:轉(zhuǎn)杯控制的相關(guān)參數(shù)由人機(jī)界面輸入,通過(guò)主控制器送達(dá)轉(zhuǎn)杯專用控制器,;轉(zhuǎn)杯的狀態(tài)信息通過(guò)主控制器輪詢后,,在人機(jī)界面上顯示。引紗電機(jī)與喂棉電機(jī)之間的同步控制,,由主控制器根據(jù)工藝參數(shù)和編碼器反饋信息,,經(jīng)PID調(diào)節(jié)運(yùn)算后,通過(guò)模擬量輸出控制,。主控制器還執(zhí)行轉(zhuǎn)杯,、風(fēng)機(jī)、橫動(dòng)及落筒等工藝控制,。