四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)控制系統(tǒng)方案
系統(tǒng)概述
粗紗工序是紡制細(xì)紗前的準(zhǔn)備工序，主要包括以下四個(gè)主要工序：
(1).牽伸（羅拉）:進(jìn)行5~12倍的牽伸，分擔(dān)細(xì)紗機(jī)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(qiáng)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(yùn)。
(4).成形（龍筋）:卷繞成兩端成錐形的粗紗，便于細(xì)紗機(jī)的退繞喂入。
近年來，隨著電力電子與自動(dòng)化技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用與深入普及，為滿足進(jìn)一步提高紡機(jī)競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)在要求，實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)高速、高效、高度機(jī)電一體化已是國(guó)內(nèi)外粗紗機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。代表當(dāng)今最高技術(shù)的新型粗紗機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1所示，整機(jī)采用四臺(tái)變頻控制的電機(jī)分別來實(shí)現(xiàn)粗紗的牽伸、加捻、卷繞、成型工序。
圖1 四電機(jī)粗紗機(jī)傳動(dòng)原理圖
方案原理圖
圖2 四電機(jī)粗紗機(jī)傳動(dòng)方案原理圖
在四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)的控制系統(tǒng)中，采用Unity Premium PLC(TSX P57 0244M)作為控制器, 進(jìn)行粗紗機(jī)工藝數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和速度閉環(huán)和張力閉環(huán)控制。四臺(tái)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(jī)、錠翼電機(jī)、筒管電機(jī)及龍筋電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)的牽伸、加捻、卷繞成形等工藝要求。同時(shí)配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT G5230)進(jìn)行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)通過Unity Premium PLC和ATV71組成通訊速率高達(dá)1M的CANopen現(xiàn)場(chǎng)總線。
Premium+ATV71+XBTG方案硬件配置
| Premium PLC部分 | ||
| 型號(hào) | 說明 | 數(shù)量 |
| TSXP570244M | Unity Premium 570x4 CPU，帶CAN Master通信擴(kuò)展卡 | 1 |
| TSXPSY2600M | 電源，110/220 VAC 26W | 1 |
| TSXRKY8 Premium | 機(jī)架，8 槽 | 1 |
| TSXDEY16D2 | 開關(guān)量輸入，16 點(diǎn)，24 VDC，移動(dòng)端子塊 | 2 |
| TSXDSY16R5 | 開關(guān)量輸出，16 點(diǎn)，3A 24 VDC, 24-240 VAC 繼電器，移動(dòng)端子塊 | 2 |
| ATV71變頻器部分 | ||
| 型號(hào) | 說明 | 數(shù)量 |
| ATV71HU15N4Z | 3P 380VAC, 1.5KW,簡(jiǎn)易面板,內(nèi)置EMC濾波器 | 1 |
| ATV71HU30N4Z | 3P 380VAC, 3KW,簡(jiǎn)易面板,內(nèi)置EMC濾波器 | 1 |
| ATV71HU55N4Z | 3P 380VAC, 5.5KW,簡(jiǎn)易面板,內(nèi)置EMC濾波器 | 1 |
| ATV71HD11N4Z | 3P 380VAC, 11KW,簡(jiǎn)易面板,內(nèi)置EMC濾波器 | 1 |
| VW3A3401 | 編碼器接口卡 5V RS 422 | 4 |
| VW3A110 | 遠(yuǎn)程圖形顯示終端 | 1 |
| VW3CANTAP2 | CANopen 適配器 | 2 |
| XBTG人機(jī)界面部分 | ||
| 型號(hào) | 說明 | 數(shù)量 |
| XBTG5230 | 10.4英寸, 64色,STN, 8M內(nèi)存, CPU主頻100M,以太網(wǎng)接口 | 1 |
| XBTZ968 | PLC連接電纜, Twido, Micro | 1 |
控制特點(diǎn)
控制器：Premium PLC完成數(shù)學(xué)模型計(jì)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(jiǎn)單。
為保證粗紗質(zhì)量，四臺(tái)電機(jī)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(chǎng)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(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)速及同步要求。
速度環(huán)：4臺(tái)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(qiáng)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(chǔ)、PID調(diào)節(jié)以及各種保護(hù)等先進(jìn)功能；集成EMC A級(jí)濾波器；無傳感器電機(jī)控制；內(nèi)置可編程控制卡。在四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)控制系統(tǒng)中，ATV71采用電流矢量閉環(huán)控制模式，可以實(shí)現(xiàn)零速度下滿力矩，滿足了粗紗機(jī)對(duì)低頻傳動(dòng)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(cè)粗紗張力的變化，應(yīng)用Premium PLC的PID函數(shù)功能，對(duì)四臺(tái)變頻器之間的速度比進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dòng)，達(dá)到恒張力紡紗的目的。
高速通信：速率高達(dá)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(qiáng)、高速、實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，另外CANopen應(yīng)用PDO、SDO、NMT等通訊對(duì)象，方便了總線的管理和應(yīng)用。CANopen應(yīng)用于四電機(jī)的粗紗機(jī)，可確保四電機(jī)之間速度的同步。
緊密紡細(xì)紗機(jī)控制系統(tǒng)方案
系統(tǒng)概述
細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進(jìn)一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特?cái)?shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗，供捻線、機(jī)織或針織使用。傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的牽伸原理與粗紗機(jī)基本相同，而卷繞和加捻則是由鋼領(lǐng)和鋼絲圈來完成的。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和傳統(tǒng)粗紗機(jī)一樣由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，通過齒輪箱變換各機(jī)構(gòu)需要的速度。在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)各組成部分中，牽伸系統(tǒng)是反映細(xì)紗機(jī)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(duì)牽伸部分進(jìn)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(duì)纖維須條的氣動(dòng)凝聚或集聚技術(shù)，增加了須條的緊密度，毛羽減少約20％，強(qiáng)力則提高約10％，同時(shí)，條干均勻度、機(jī)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(shí)可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點(diǎn)是與原細(xì)紗機(jī)完全一致，只多出一對(duì)集聚羅拉，在原環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上也可進(jìn)行改裝，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)較環(huán)錠細(xì)紗機(jī)復(fù)雜許多，首先是前后羅拉的嚴(yán)格同步，實(shí)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(lǐng)板的傳動(dòng)齒輪，采用先進(jìn)的伺服控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
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