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變頻器在分條整經(jīng)機上的應用
點擊次數(shù)：2514 發(fā)布時間：2009-10-22
1 前言
分條整經(jīng)機主要用于精紡毛、化纖長絲、真絲織物及特種產(chǎn)業(yè)用品、是劍桿、片校、噴氣、噴水等無梭織機的織前準備設備。主要由筒子紗架、整經(jīng)滾筒和倒軸卷繞三大部分組成。整經(jīng)調速范圍10~1000m/min，倒軸調速范圍10~300 m/min，走車量（導條位移）0.001~9.999mm，倒軸張力誤差≤±2%，要求恒張力卷繞。
分條整經(jīng)機主要是將筒紗按工藝要求排列到筒子紗架上，經(jīng)張力器、分絞筘、定幅筘、壓紗輥順序卷繞到整經(jīng)滾筒上，再由倒軸機按一定的張力卷繞到經(jīng)軸上，整個加工過程基本是在恒張力下進行的，屬于恒轉矩負載。
該機滾筒主傳動為15kw的交流變頻電動機傳動?？椵S、整經(jīng)臺的橫移以及整徑臺的前后移動分別由單獨的交流伺服電機或步進傳動，倒軸電動機為10kW，變頻電動機。
全機的控制采用Profibus-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，DP現(xiàn)場總線是一種開放的、串行的、全數(shù)字化的、雙向多變量通信的數(shù)據(jù)總線。
2 控制系統(tǒng)
全機由PLC控制，通過現(xiàn)場總線Profibus-DP協(xié)議，將主控器（S7-300PLC）和分站控制器（S7-200PLC），觸摸屏操作站以及變頻器，伺服控制器連成一體組成分布式控制系統(tǒng)，如圖1所示
圖1 分條整經(jīng)機現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)原理框圖
圖中：PLC——可編程控制器，總線控制系統(tǒng)的主站
1PLC——可編程控制器，總線系統(tǒng)的從站
TP——觸摸屏（包括整經(jīng)操作站和倒軸操作站）
U1、U2——分別為織軸，倒軸變頻器
S1——張力傳感器
S2——計長傳感器
SC1、SC2——整經(jīng)臺橫移和前后移伺服電機控制器
UR1，UR2——編碼器
本系統(tǒng)主控器選用S7—300型PLC（S7-315-2DP型）它內置MPI口和DP通信口。MPI是集成在兩門子PLC上的通信口，用于建立小型通信網(wǎng)絡，采用多點接口MPI協(xié)議，是一種少數(shù)站點間的通信的總線型網(wǎng)絡，常用于連接上位機和少量PLC之間的近距離通信，zui多可接32個節(jié)點，數(shù)據(jù)長度為64個字節(jié)，zui大傳輸距離為100m。
MPI允許主/主通信和主/從通信。S7-300/400CPU作為網(wǎng)絡的主站，S7-200CPU是從站S7-300/400可用XGET/XPUT指令來讀寫S7-200的數(shù)據(jù)。
Profibus-DP是一種高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，適用于加工制造業(yè)自動化，其傳輸速率為9.6~12kb/s，傳輸距離為0.1~1.2km，傳輸介質通常采用屏蔽雙絞線。本機采用的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是以PLC作為主站，完成總線通信管理，從站即變頻器數(shù)據(jù)（輸出頻率、電流、電壓等）的讀寫以及參數(shù)化等工作。2臺變頻器和伺服控制器均為從站，其間采用半雙工雙向通信、從站只有在收到主站的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。
變頻器、PLC和觸摸屏構成的控制系統(tǒng)在進行通信之前必須對上述設備的通信參數(shù)如波特率，通信格式等進行設置，也就是進行通信初始化設置，使變頻器、PLC和觸摸屏的通信波特率、通信格式等相互對應保持一致。
PLC的主要功能
（1）作為總線主站完成總線通信管理；
（2）控制兩臺變頻器的運行即整經(jīng)滾筒和倒軸電動機的運行速度及變化；
（3）控制兩臺伺服電動機的運行即整經(jīng)臺的橫移和前后移導條的位移；
（4）運算功能即對張力傳感器輸入的數(shù)據(jù)進行運算處理后控制織軸電動機的速度，完成張力的控制，對計長傳感器輸入信號進行運算處理實現(xiàn)計長；
（5）與整經(jīng)和倒軸觸摸屏通信完成全機的起動、停止等操作。
觸摸屏的主要功能
一臺觸摸屏作為整經(jīng)操作站，另一臺觸摸屏用作倒軸操作站，主要用于整經(jīng)或倒軸電動機的起動、停止等操作；設定、修改工藝參數(shù)以及顯示全機運行狀態(tài)等，該觸摸屏設置有主畫面，參數(shù)設置畫面，運行控制畫面，生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計畫面和故障監(jiān)視畫面等，各畫面的主要功能為：
主畫面是讓用戶直接了解整經(jīng)或倒軸的運行狀況和工藝參數(shù)、主畫面設有工藝參數(shù)和狀況監(jiān)控區(qū)以及換頁區(qū)、監(jiān)控的參數(shù)主要有整經(jīng)或倒軸的速度、經(jīng)長、匹長、導條位移、張力，等換頁區(qū)是用于各頁面的切換，用戶可根據(jù)需要直接切換到所需的頁面進行監(jiān)控。
參數(shù)設置畫面是用于設置工藝參數(shù)，例如在整經(jīng)時設置的參數(shù)有經(jīng)長、匹長、條數(shù)、條寬、導條位移量，壓輥壓力等。在倒軸時設置的參數(shù)有倒軸速度、紗線張力，左右移及收緊等，數(shù)值，工藝參數(shù)直接影響到加工產(chǎn)品質量，設定的參數(shù)不得隨意修改，因此，工藝參數(shù)設置時，必須先輸入密碼，只有當密碼正確時方可進入?yún)?shù)設置或修改，必要時密碼也可隨時變更。
運行控制畫面是用于選擇工作狀態(tài)例如整經(jīng)或倒軸，并進行起動、停止操作和調節(jié)到設定的工藝速度運行，還可顯示當前的運行速度，整經(jīng)臺的位移等參數(shù)，也就是對分條整經(jīng)機的運行進行操作和監(jiān)視。
生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計畫面可顯示并儲存各班次當日或當月的產(chǎn)量、輔料消耗、運行生產(chǎn)效率和開、停機時間等。
故障監(jiān)視畫面主要是當遇有故障時，將自動切換到故障監(jiān)視畫面并可按照停機時間或停機次數(shù)從大到小順序顯示各班次的故障統(tǒng)計。
3 導條位移控制
本機采用伺服電動機驅動上下絲杠螺母機構來實現(xiàn)導條位移。下絲杠傳動使機身相對地軌作左右運動，上絲杠傳動使整經(jīng)操作臺沿滾珠導軌作左右運動；在整經(jīng)時機身和整經(jīng)臺兩者的移動保持同步并作同向運動，使整經(jīng)臺與筒子架中心保持在一條中心線上，如圖2所示。
圖2 導條位移控制示意圖
4 織軸張力控制
經(jīng)紗張力由張力傳感器檢測并通過控制器（本機為1PLC）與設定的織軸內圈張力和外圈張力進引比較，其差值信號經(jīng)運算處理后控制織軸電機速度，由此，可獲得高精度的張力控制效果，如圖3所示。
圖3 經(jīng)紗張力控制原理框圖
5 結束語
分條整經(jīng)機采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，提高了電控系統(tǒng)的抗*力，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性得到保證，從而使整機的技術水平提高了一步，這有利于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理，為現(xiàn)實現(xiàn)代化的管理提高提供了條件。目前大多數(shù)分條整理機尚未采用現(xiàn)場總線控制技術，而是采用通用的PLC控制，變數(shù)調速（或伺服電機驅動），觸摸屏操作和顯示的變頻調速控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本較低，更經(jīng)濟。至于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能否在分條整理機上推廣應用，有待于總線系統(tǒng)硬件成本的降低。