摘 要：傳統(tǒng)的粗紗機(jī)采用機(jī)械式錐輪變速機(jī)構(gòu)，皮帶在上、下錐輪上平行移動(dòng)，達(dá)到改變卷繞和升降速度，完成粗紗卷繞成形。然而，由于錐輪變速傳動(dòng)速度的穩(wěn)定性較差，操作難度大，易引起粗紗質(zhì)量不穩(wěn)定。因而多家廠(chǎng)商又推出了多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的新型粗紗機(jī)。

關(guān)鍵詞：變頻器; 錠翼; 卷繞;羅拉;編碼器

1 引言

隨著變頻器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用，修改傳統(tǒng)的錐輪系統(tǒng)使用變頻器單獨(dú)控制，本文簡(jiǎn)述了使用Omron RV系列變頻器進(jìn)行控制的方案說(shuō)明。

2 設(shè)備控制系統(tǒng)介紹

粗紗機(jī)主要包括：錠翼、卷繞、羅拉、龍筋組成。

帶差速的三變頻分別有三臺(tái)變頻驅(qū)動(dòng)，7.5kW的驅(qū)動(dòng)錠翼、羅拉及一部分卷繞的速度，2.2kW驅(qū)動(dòng)卷繞，1.5kW驅(qū)動(dòng)龍筋的上下。

2.1粗紗機(jī)的卷繞原理

粗紗機(jī)在筒管上進(jìn)行卷繞，卷繞的條件是：

卷繞轉(zhuǎn)速=筒管轉(zhuǎn)速-錠翼轉(zhuǎn)速

為了實(shí)現(xiàn)正常卷徑，任一時(shí)間內(nèi)前羅拉輸出的須條實(shí)際長(zhǎng)度必須與筒管的卷徑長(zhǎng)度相等。圖1示出了粗紗機(jī)傳動(dòng)圖。

筒管轉(zhuǎn)速可根據(jù)出線(xiàn)的長(zhǎng)度及筒管上的紗的直徑可以求出。

圖1 粗紗機(jī)傳動(dòng)圖

從以上公式可以看出：當(dāng)粗紗直徑Dx逐漸增大時(shí)，Nb的速度是逐漸減少的，為了解決這一問(wèn)題，過(guò)去采用鐵炮來(lái)完成，為了讓鐵炮很好地實(shí)現(xiàn)這一功能，必須讓皮帶的移位精確，而皮帶的移位是靠變形齒輪完成的。以上環(huán)節(jié)中齒輪的準(zhǔn)確性、皮帶的松緊、移動(dòng)的摩擦力等因素都會(huì)影響鐵炮的變速要求。所以鐵炮變速不穩(wěn)定是影響粗紗質(zhì)量的重要原因。

2.2羅拉出線(xiàn)米數(shù)的計(jì)算

前羅拉的速度，可以通過(guò)電機(jī)的速度乘以減速比求得，前羅拉直徑一般為28.5mm，這樣通過(guò)知道電機(jī)速度就可以求出羅拉的線(xiàn)速度，通過(guò)羅拉的線(xiàn)速度就可以求出卷繞的速度。

2.3龍筋的升降速度計(jì)算

羅拉速度及卷繞速度計(jì)算出以后，通過(guò)設(shè)定參數(shù)也就是卷繞密度，可以求出龍筋電機(jī)的速度。

3 控制系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)

3.1實(shí)現(xiàn)三變頻的同步

在起初的設(shè)計(jì)中采用速度跟隨的方式進(jìn)行控制，也就是通過(guò)安裝在錠翼電機(jī)后面的編碼器速度進(jìn)行卷繞電機(jī)和龍筋電機(jī)的速度設(shè)定，卷繞電機(jī)和龍筋電機(jī)速度的改變通過(guò)通訊修改脈沖序列值（電子齒輪比）進(jìn)行改變，由于檢測(cè)的滯后卷繞的啟動(dòng)和停止總是滯后錠翼，造成啟動(dòng)時(shí)紗松停止時(shí)紗緊的情況出現(xiàn)。為了更好的實(shí)現(xiàn)同步行，利用的CP1H plc的脈沖輸出功能控制變頻器，這樣脈沖同時(shí)輸出起到同步控制的目的。 電機(jī)的速度控制由安裝在電機(jī)后面的編碼器及變頻器中的PG卡進(jìn)行獨(dú)立控制，保證了速度的準(zhǔn)確性。

3.2位置偏差的檢測(cè)

位置偏差的檢測(cè)，由于系統(tǒng)不是利用的跟蹤方式，為了避免出現(xiàn)偏差出現(xiàn)，把每個(gè)電機(jī)后面的編碼器全部接入PLC，這樣可以把出現(xiàn)的誤差檢測(cè)出來(lái)，然后通過(guò)PLC運(yùn)算進(jìn)行糾正，從而避免了以外情況的出現(xiàn)。

3.3斷電停車(chē)

斷電停車(chē)，在正常生產(chǎn)的過(guò)程中，如果突然斷電，會(huì)造成電機(jī)的不同步，這時(shí)所有紗線(xiàn)會(huì)斷掉，在此處必須使用額外的電源進(jìn)行供電，這就是電容供電。

4 為了更好的利用三變頻的優(yōu)勢(shì)，客戶(hù)提出的工藝要求

（1）提高紡紗速度，錠翼轉(zhuǎn)速要到達(dá)1200r/min;

（2）張力恒定，在啟動(dòng)及停止時(shí)不出現(xiàn)細(xì)節(jié);

（3）使用觸摸屏操作使操作方式人性化;

（4）張力要根據(jù)不同的工藝進(jìn)行調(diào)整。

5 為了完成此設(shè)備必須解決控制系統(tǒng)的實(shí)施課題

5.1 計(jì)算出各個(gè)電機(jī)的速度

為了實(shí)現(xiàn)同步必須計(jì)算出各個(gè)電機(jī)的速度，各電機(jī)計(jì)算方法如下：

⑴ 錠翼電機(jī)轉(zhuǎn)速=A×錠翼轉(zhuǎn)速

式中：A為與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)常數(shù)，錠翼轉(zhuǎn)速屏幕上直接輸入 。

⑵ 卷繞電機(jī)轉(zhuǎn)速=C×f（粗紗每層厚度、張力系數(shù)、卷繞紗管初始直徑）

式中：C為與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)常數(shù)，粗紗每層厚度、張力系數(shù)、紗管初始直徑屏幕上直接輸入。

⑶ 龍筋升降=D×f（卷筒轉(zhuǎn)速和軸向密度）

式中：D為與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有關(guān)常數(shù)，軸向密度屏幕上直接輸入。

⑷卷繞與羅拉出線(xiàn)偏差的檢測(cè)與計(jì)算

根據(jù)編碼器的反饋值，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以求出羅拉出線(xiàn)和卷繞卷線(xiàn)的長(zhǎng)度，根據(jù)長(zhǎng)度比較可以判斷電機(jī)是否同步，消除了不使用跟蹤帶來(lái)的不確定因素，提高了設(shè)備工作的可靠性。

⑸斷電停車(chē)

為了實(shí)現(xiàn)在突然斷電的情況下，設(shè)備能正常停車(chē)，需要加電容進(jìn)行在供電，電路圖如圖2所示。此時(shí)所有的變頻器進(jìn)行直流母線(xiàn)并聯(lián)供電，

5.2直流母線(xiàn)并聯(lián)的好處

（1）如果不是直流母線(xiàn)供電，在緊急停車(chē)時(shí)，由于剎車(chē)電流比較大，會(huì)造成直流母線(xiàn)電壓過(guò)高，變頻器報(bào)警。如果共直流母線(xiàn)，大變頻剎車(chē)時(shí)的電流可以供應(yīng)給小的變頻器，就不會(huì)造成大變頻的過(guò)電壓報(bào)警。

（2）在斷電停車(chē)時(shí)由于大變頻可以供應(yīng)小變頻電，從而可以節(jié)約電能，也就節(jié)約了放電電容的數(shù)量。

圖2 設(shè)備能正常停車(chē)的電路圖

6 粗紗機(jī)的整個(gè)電器控制系統(tǒng)配置

7 在這個(gè)控制系統(tǒng)的編程調(diào)試中所碰到的主要問(wèn)題

（1）由于卷繞在纏繞的過(guò)程中隨著紗的變粗，整個(gè)直徑跟紗的直徑不是線(xiàn)性關(guān)系，不能寫(xiě)出：總直徑=紗徑×層數(shù)。它是一條不規(guī)則的曲線(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)這條曲線(xiàn)，在程序中用了十幾段直線(xiàn)段去逼近這條曲線(xiàn)，從而模擬出來(lái)這條曲線(xiàn)。在生產(chǎn)中可以根據(jù)實(shí)際張力的大小來(lái)調(diào)節(jié)這條曲線(xiàn)的形狀，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整張力的大小。

（2）碰到的問(wèn)題還有，在停車(chē)中由于不能做的電機(jī)完全的同步，會(huì)出現(xiàn)停車(chē)張力變大，有時(shí)可能拉斷紗線(xiàn)，為了彌補(bǔ)這種情況，把編碼器全部接入PLC做出一個(gè)大閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)同步情況，如果出現(xiàn)不同步時(shí)，立即改變電機(jī)速度進(jìn)行速度追蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)同步，取得了不錯(cuò)的效果。

8 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以達(dá)到客戶(hù)的使用要求，標(biāo)志Omron的變頻器可以適用變頻粗紗機(jī)的應(yīng)用。