三羅拉花式捻線機(jī)的電氣控制

二、 控制原理：
1．整機(jī)操作面板：
1.1指示燈：電源指示燈、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈。
1.2選擇按鈕：
1.2.1中空錠選擇：有三個(gè)位置 ⑴S捻，⑵Z捻，⑶停止。
1.2.2環(huán)錠選擇：有三個(gè)位置 ⑴順時(shí)針方向，⑵逆時(shí)針方向，⑶停止。
1.3按鈕：啟動按鈕、停止按鈕（兼緊急停車按鈕）。
1.4人-機(jī)交互界面HMI（Human-Machine Interface）
2．輸出控制
2.1變頻器的運(yùn)行：
系統(tǒng)啟動時(shí)，變頻器就始終處于啟動狀態(tài)，由于中空錠子和環(huán)錠的特殊性，其啟動信號和運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號經(jīng)過旋鈕開關(guān)后再接入變頻器，從而決定中空錠子和環(huán)錠是否運(yùn)行及其運(yùn)轉(zhuǎn)方向。
變頻器的運(yùn)行頻率經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換的模擬量0~10V控制信號決定。變頻器的內(nèi)部參數(shù)需設(shè)定：加速時(shí)間、減速時(shí)間、最高操作頻率等。
其中，變頻器的最高操作頻率是指輸入控制信號10V時(shí)對應(yīng)的變頻器的輸出頻率。如果變頻器的最高操作頻率是60Hz，則當(dāng)輸入控制信號10V時(shí)，變頻器輸出60Hz；同理，當(dāng)輸入控制信號5V時(shí)，變頻器輸出30Hz；按線性關(guān)系變化。
2.2鋼領(lǐng)板升降控制
鋼領(lǐng)板的升降運(yùn)動，動力來自于輸出羅拉，由兩個(gè)電磁離合器分別控制鋼領(lǐng)板的上升或下降，并有限位開關(guān)控制其動作行程。其中下面一個(gè)行程開關(guān)對應(yīng)于環(huán)錠卷取管的底部，而上面的一個(gè)行程開關(guān)由一小電機(jī)帶動，在小范圍內(nèi)移動，以保證環(huán)錠卷取成型時(shí)形成一個(gè)錐度。
3．工藝參數(shù)的輸入：
在人-機(jī)界面上輸入相關(guān)的參數(shù)。
3.1勻速運(yùn)行（超喂型）的花式紗線的工藝參數(shù)有：中空錠轉(zhuǎn)速、中空捻度、退捻系數(shù)、超喂比、牽伸倍數(shù)、張力系數(shù)，這幾個(gè)參數(shù)分別決定了：中空錠速度、輸出羅拉速度、環(huán)錠速度、前羅拉速度、中后羅拉速度、芯線羅拉速度。相互關(guān)系如下：
輸出羅拉速度（m/min）=中空錠速度（rpm）÷中空捻度（T/m）
環(huán)錠速度（rpm）=中空錠速度（rpm）×退捻系數(shù)
前羅拉速度（m/min）=輸出羅拉速度（m/min）×超喂比
后羅拉速度（rpm）=前羅拉速度（rpm）÷牽伸倍數(shù)
芯線羅拉速度（rpm）=輸出羅拉速度（rpm）÷張力系數(shù)
三羅拉花式捻線機(jī)的中羅拉與后羅拉是由過橋齒輪傳動的，因此其速比通常不需要調(diào)整，也即予牽伸區(qū)的予牽伸倍數(shù)是固定不變的。
3.2多段速運(yùn)行的控制型花式紗線的工藝參數(shù)包括：中空錠速度、環(huán)錠速度、每一段運(yùn)行的時(shí)間、對應(yīng)的各羅拉的運(yùn)轉(zhuǎn)速度值或相對系數(shù)值。一般可以設(shè)置32段運(yùn)行參數(shù)。
4．控制軟件
4.1設(shè)定啟動時(shí)間、停車時(shí)間、級升降時(shí)間。
4.2設(shè)定檔位系數(shù)：實(shí)際上是設(shè)定PLC內(nèi)部的羅拉（錠子）的最高速度與實(shí)際最高速度之間的比例系數(shù)。中空錠、環(huán)錠、前羅拉、中后羅拉、芯線羅拉、輸出羅拉均有各自的檔位系數(shù)。
4.3機(jī)器還設(shè)有組合運(yùn)行模式、隨機(jī)運(yùn)行模式：
4.3.1隨機(jī)運(yùn)行模式：在多段速運(yùn)行時(shí)，將按段號運(yùn)行的次序打亂，使設(shè)定的幾段運(yùn)行參數(shù)按照隨機(jī)的次序運(yùn)行，從而使紗線的變化規(guī)律打亂。
4.3.2組合運(yùn)行模式：將在多段速運(yùn)行時(shí)，加工特定紗線的幾種工藝參數(shù)作為摸板提供給用戶使用，適當(dāng)修改就能滿足使用要求，有以下幾種工藝組合：大肚紗工藝、結(jié)子紗工藝、復(fù)合紗A工藝、復(fù)合紗B工藝等。
以上介紹了目前市場上占有率較高的三羅拉花式捻線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，下面就其系統(tǒng)的不足進(jìn)行討論。
一、 原理性的缺陷：
1． 控制方式
該方案是由PLC輸出的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，這種控制方式本身就存在不足。
首先，變頻器內(nèi)部的參數(shù)（如最高運(yùn)行頻率、啟動時(shí)間、停車時(shí)間、低速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)龋o法及時(shí)調(diào)整，故在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)無法使變頻器發(fā)揮出最佳的狀態(tài)。其次，由于是速度開環(huán)控制，如果選用低檔的變頻器，調(diào)速范圍小，低速性能差，整個(gè)系統(tǒng)的速度控制精度就會很不理想，姑且不說各羅拉之間的同步，羅拉本身的速度穩(wěn)定性也得不到保證。
2． 鋼領(lǐng)板的升降控制
現(xiàn)有系統(tǒng)中，鋼領(lǐng)板的上升或下降速度與輸出羅拉的速度成固定的線形關(guān)系，而且只有一種成型方式。如果鋼領(lǐng)板升降系統(tǒng)是由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動，在紗支較細(xì)的情況下，鋼領(lǐng)板上升、下降的速度就能夠獨(dú)立設(shè)定。而且，如果采用控制電機(jī)，則可以有多種成型方式選擇。有利于紗線的卷取成型，便于后道工序的操作。
二、 技術(shù)性的缺陷
1． 操作：
1.1啟動/停止按鈕：啟動/停止按鈕是機(jī)器的開關(guān)，必須使操作者覺得方便、可靠，用戶根本沒必要去設(shè)置啟動時(shí)間、停車時(shí)間。按下按鈕后機(jī)器就應(yīng)該按照既定的速度變化斜率加速或減速，而且各羅拉的速度同步變化，不論是在啟動過程中按停止按鈕還是在停止過程中按啟動按鈕。
1.2緊急停車按鈕：按照設(shè)計(jì)規(guī)程，此類機(jī)器必須設(shè)有緊急停車按鈕。在按下緊急停車按鈕時(shí)，機(jī)器就應(yīng)該進(jìn)入異常停車狀態(tài)，要在最短的時(shí)間內(nèi)使各運(yùn)動部件停止動作。停機(jī)按鈕兼做緊急停車按鈕是非常不合理的。
2．軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)必須滿足工藝的要求，而且使操作人員容易掌握，實(shí)用性要強(qiáng)，以下幾個(gè)方面有待于改進(jìn)：
2.1多段速運(yùn)行模式：目前的模式是以時(shí)間為基準(zhǔn)的，使得在不同的中空錠速度下對應(yīng)的紗線長度不一致，不便于工藝的調(diào)整。以紗線長度為單位的多段速設(shè)定模式將是未來的方向。
2.2隨機(jī)模式：根據(jù)紗線的生產(chǎn)工藝，隨機(jī)模式主要是為了避免花式紗線在織片后產(chǎn)生花斑；有個(gè)概念必須明確，所謂要求的隨機(jī)是指每一段紗線的長度的隨機(jī)變化，而且是在控制范圍內(nèi)的變化。
三羅拉花式捻線機(jī)作為傳統(tǒng)機(jī)型，仍將在未來較長的時(shí)間內(nèi)充當(dāng)花式紗線的主要生產(chǎn)設(shè)備，因此對其電氣控制系統(tǒng)的要求必然會有所提高。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐，認(rèn)為以下幾個(gè)方面值得我們注意：
1． 控制方式：
采用通信方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)對各電機(jī)驅(qū)動單元的控制是未來的方向，這不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，也有利于企業(yè)對設(shè)備的管理。幾年前，曾有廠家在可編程序控制器（PLC）與各變頻器之間采用RS485通信方式，但由于RS485通信的速率不高，很難使各電機(jī)的速度同步。現(xiàn)在，可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）和可編程自動化控制器（PAC）的應(yīng)用，再結(jié)合作為國家標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場總線以及工業(yè)以太網(wǎng)，將使設(shè)備的控制更加靈活、方便。
2． 變頻器的選型
采用無速度傳感器矢量控制變頻器，具有良好的低速特性，調(diào)速精度可達(dá)0.5—1.0%，調(diào)速范圍在20：1以內(nèi)。如果帶速度反饋的矢量變頻器控制異步電機(jī)，調(diào)速范圍可達(dá)100：1。
3． 軟件的改進(jìn)
軟件作為設(shè)備控制系統(tǒng)的思想，其重要性不言而喻。如果不熟悉生產(chǎn)工藝，不了解操作規(guī)程，沒有以人為本的理念，是開發(fā)不出好的軟件的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性、安全性在相當(dāng)程度上取決于軟件的成熟程度。
社會在發(fā)展，科技在進(jìn)步。隨著花式紗線的發(fā)展變化，花式捻線機(jī)必須不斷地去滿足生產(chǎn)工藝的需要，而作為花式捻線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)也應(yīng)該逐步地完善。在將來的工作實(shí)踐中，我們再坐在一起交流所取得的經(jīng)驗(yàn)，共同把這個(gè)事情做好。