匯川變頻器在高速卷繞頭上的應(yīng)用

高速卷繞頭是化纖行業(yè)前紡的關(guān)鍵設(shè)備，其基本的結(jié)構(gòu)：夾頭和壓緊輥，組成一個(gè)經(jīng)典的卷繞裝置，夾頭相當(dāng)于收卷卷筒，壓緊輥相當(dāng)于摩擦輥；槽筒用于橫動(dòng)控制，控制纖維卷繞時(shí)的成型角。高速卷繞頭的基本控制要求為線速度恒定，速度精度高，一般的工藝要求為線速度精度達(dá)到萬(wàn)分之三。適用于滌綸、丙綸、錦綸 POY 絲或工業(yè)絲的卷繞成型。兩臺(tái)變頻器分別控制卷筒進(jìn)行收卷，在摩擦輥上安裝用以速度檢測(cè)的光電傳感器，作為線速度的反饋信號(hào)。設(shè)備動(dòng)作過程中要求完成卷筒的自動(dòng)切換及卷繞作業(yè)。

　　 早期的卷繞頭為被動(dòng)式，即動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由壓緊輥提供，這樣就成為典型的表面卷繞，在卷繞的過程中卷筒直徑逐步增大，而摩擦輥的直徑不會(huì)改變，因此轉(zhuǎn)速控制對(duì)象比較簡(jiǎn)單，一般用同步電機(jī)加變頻調(diào)速器就能滿足轉(zhuǎn)速精度的要求。但是高級(jí)的卷繞頭要求夾頭直接驅(qū)動(dòng)，壓緊輥被動(dòng)傳動(dòng)，這樣就成為典型的中心卷繞。在中心卷繞中，由于卷筒直徑不斷增大，為保持線速度恒定，轉(zhuǎn)速需要不斷的減小。無(wú)錫某紡織機(jī)械有限公司開發(fā)了這樣一種新型的高速卷繞頭，這個(gè)系統(tǒng)的基本電氣控制配置為：匯川 MD320 變頻器控制夾頭電機(jī)和槽筒電機(jī)；可編程控制器用的是富士 SPB 系列。
　　 中心卷繞的高速卷繞頭對(duì)變頻器的要求可以從卷繞頭的工藝參數(shù)推導(dǎo)出來：卷繞頭的最高線速度為 4000 米 / 分鐘，夾頭電機(jī)為兩極變頻異步電機(jī)，卷筒的初始直徑為 126mm ，最終直徑為 430mm 。

　　初始卷繞時(shí)卷筒直徑最小，轉(zhuǎn)速要求最高：
　　 4000 米 / 分鐘
N0= -------------- = 10105 轉(zhuǎn) / 分鐘，從而可以推導(dǎo)出變頻器的最高輸出頻
　　 0.126 米 / 轉(zhuǎn)
率為 170Hz 。
　　 其次，為保證± 1 米的控制精度要求，對(duì)變頻器的輸出頻率分辨率有基本要求，當(dāng)卷筒直徑最大時(shí)，有最大的頻率分辨率要求：
　　　　　　　　　　　　　　　　 1 米 / 分鐘
± 1 米線速度，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速波動(dòng) = ±------------------ ≈ 0.740256 轉(zhuǎn) / 分鐘；
　　　　　　　　　　　　　　　　 0.43 米 / 轉(zhuǎn)
　　　　　　　　　 0.740256 轉(zhuǎn) / 分鐘
對(duì)應(yīng)的頻率波動(dòng) = ±------------------------ ≈ ± 0.0123Hz ；
　　　　　　　　　　　 60 轉(zhuǎn) /Hz
匯川 MD320 變頻器的分辨率為 0.01Hz ，能很好滿足其工藝要求。
　　 由于客戶卷繞頭上的測(cè)速反饋裝置反饋脈沖頻率過低，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的閉環(huán)矢量控制，在這種控制結(jié)構(gòu)下，變頻器要設(shè)為單純的頻率變換器，輸出頻率完全等于輸入頻率，而特殊電機(jī)曲線的設(shè)置值按夾頭變頻電機(jī)的名牌值和負(fù)載特性調(diào)整到最佳值。
　　 為了達(dá)到最高頻率給定精度， PLC 需要通過串行通訊口控制變頻器，匯川的 MD320 變頻器可以支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，可以方便的與各種 PLC 進(jìn)行通訊，但在實(shí)際應(yīng)用中，考慮的實(shí)際的成本，最終采用的經(jīng)濟(jì)的 RS485 通訊。 MD320 需要擴(kuò)展一塊 RS485 通訊卡，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS RTU 總線協(xié)議。
　　 因?yàn)榫砝@頭的卷筒直徑是在連續(xù)變化的，所以要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的線速度控制，用傳統(tǒng)的 PID 閉壞控制，速度會(huì)有靜差，不過在其公司技術(shù)人員的緊密配合下，這個(gè)問題被很好的解決了。
　　 橫動(dòng)槽筒控制也是高速卷繞頭這一產(chǎn)品獲的成功的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，以恒速控制槽筒，在特定的卷筒直徑時(shí)會(huì)產(chǎn)生迭紗現(xiàn)象，所以通常要求橫動(dòng)槽筒變頻器輸出的頻率一直波動(dòng)變化， MD320 具有擺頻功能，很好的滿足卷繞的特殊要求。

結(jié)束語(yǔ)
　　 匯川變頻器的高精度和高性能，以及分銷商強(qiáng)大的技術(shù)支持使匯川變頻器成為高速卷繞頭的理想驅(qū)動(dòng)器，隨著中國(guó)化纖機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，匯川變頻器將有一個(gè)美好的明天。