利用變頻調(diào)速和P L C技術(shù)控制花式捻線機(jī)羅拉運(yùn)動(dòng)

梁靜宇

（經(jīng)緯股份公司榆次分公司，山西 晉中 0 3 0 6 0 1）

花式紗線的種類(lèi)很多，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，而且在眾多的花式線品種中，只有部分品種的生產(chǎn)工藝要求羅拉以恒速運(yùn)行，像波紋紗、圈圈紗、竹節(jié)紗、大肚紗等一類(lèi)的花式紗線，則要求捻線機(jī)上的控制羅拉以分段變速的方式運(yùn)行。試驗(yàn)采用的捻線機(jī)是在原有的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，仍然采用原來(lái)的集中驅(qū)動(dòng)、分散傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用繼電器控制線路來(lái)控制羅拉的運(yùn)動(dòng)方式，這種方式不僅不能保存參數(shù)且調(diào)試非常麻煩，而且存在一些干擾等不穩(wěn)定因素，會(huì)造成紗線質(zhì)量的不穩(wěn)定。很多用戶希望能改善這種現(xiàn)狀并且簡(jiǎn)化操作，將不同的工藝參數(shù)能夠保存下來(lái)，根據(jù)不同的紗線選用已存儲(chǔ)的工藝參數(shù)來(lái)滿足復(fù)雜紗型的生產(chǎn)工藝需要。

文章將通過(guò)實(shí)驗(yàn)介紹變頻調(diào)速的原理并闡述了如何“采用變頻調(diào)速與P L C技術(shù)”實(shí)現(xiàn)控制羅拉的運(yùn)動(dòng)方式（連續(xù)的勻速運(yùn)行方式、分段的勻速運(yùn)行方式和隨機(jī)化的分段運(yùn)行方式）實(shí)現(xiàn)紡大肚紗花式線。

1 變頻調(diào)速原理

變頻調(diào)速，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：

n=6 0 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。這一原理適用于不要求平滑、連續(xù)和頻繁調(diào)速的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（以大肚紗為例實(shí)驗(yàn)）

2.1 根據(jù)計(jì)算、測(cè)試完成電氣控制工作原理圖

見(jiàn)圖1。

圖1 電氣控制工作原理圖

2.2 工作原理簡(jiǎn)要說(shuō)明

整個(gè)控制系統(tǒng)是通過(guò)其核心“可編程控制器（P L C）”進(jìn)行統(tǒng)一控制、調(diào)度。觸摸顯示屏用于完成人機(jī)對(duì)話及參數(shù)輸入、系統(tǒng)狀態(tài)查詢、過(guò)程變量顯示等。利用變頻調(diào)速技術(shù)，來(lái)完成對(duì)各個(gè)電機(jī)的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)變頻器分別驅(qū)動(dòng)錠子（中空錠電機(jī)、環(huán)錠電機(jī)）以及控制前羅拉電機(jī)、后羅拉電機(jī)、芯線羅拉電機(jī)、輸出羅拉電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式。

2.3 電路控制系統(tǒng)主要硬件說(shuō)明

（1）可編程控制器選用西門(mén)子S 7-2 0 0的1塊C P U-2 2 6進(jìn)行輸入?yún)?shù)計(jì)算及輸出控制，搭配3塊兩路摸擬量（A I W0，A I W2）輸出的E M 2 3 2模塊，控制6個(gè)變頻器。

（2）由于C P U 2 2 6采用R S 4 8 5通訊編程接口，因此我們選用具有R S 4 8 5通訊接口的觸摸顯示屏完成系統(tǒng)參數(shù)輸入及系統(tǒng)各狀態(tài)顯示的功能。

（3）變頻控制的關(guān)鍵部件——變頻器，經(jīng)該公司實(shí)驗(yàn)采用3種適用不同功率的臺(tái)達(dá)V F D-A系列變頻器，分別驅(qū)動(dòng)錠子和控制4根羅拉。

（4）其他電氣部件有繼電器、變壓器、斷路器、熔斷器等低壓電器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈顯示、電路保護(hù)等功能。

2.4 電路控制系統(tǒng)功能菜單說(shuō)明

通過(guò)P L C編程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其界面通過(guò)觸摸顯示屏顯示。利用功能菜單，為用戶提供參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障報(bào)警等功能。

系統(tǒng)中共有6組菜單，分別實(shí)現(xiàn)“紡紗參數(shù)設(shè)定”、“系統(tǒng)啟?？刂啤?、“運(yùn)行狀態(tài)顯示”、“系統(tǒng)故障報(bào)警”、“系統(tǒng)密碼管理”、“系統(tǒng)使用幫助”等功能。

“紡紗參數(shù)設(shè)定”，子菜單“普通紗線工藝參數(shù)設(shè)置”、“大肚紗工藝參數(shù)設(shè)置”。用戶通過(guò)兩個(gè)子菜單分別對(duì)不同的紡紗工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并保存。其參數(shù)內(nèi)容說(shuō)明如下：

普通紗線工藝參數(shù)：環(huán)錠系數(shù)、張力系數(shù)、退捻系數(shù)、中空錠子轉(zhuǎn)速、成紗捻度、超喂比、牽伸倍數(shù)、產(chǎn)量系數(shù)、各紗線公支數(shù)、檔位選擇（下拉選擇）。

紡大肚紗工藝參數(shù)，前羅拉、后羅拉、芯線羅拉參數(shù)設(shè)置，包括是否紡大肚時(shí)間、平線時(shí)間、疊加頻率等。

（1）“運(yùn)行狀態(tài)顯示”：此窗口內(nèi)容包括產(chǎn)量、線速度、每臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)關(guān)鍵變量動(dòng)態(tài)值、系統(tǒng)故障等實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，便于操作人員對(duì)運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控。

（2）“系統(tǒng)故障報(bào)警”：實(shí)時(shí)顯示并提示系統(tǒng)運(yùn)行中各變頻器的故障報(bào)警代碼。

（3）“系統(tǒng)啟?？刂啤保和ㄟ^(guò)此菜單項(xiàng)同步開(kāi)、停車(chē)的“上升時(shí)間”、“下降時(shí)間”和節(jié)升電機(jī)的“節(jié)升時(shí)間”，其參數(shù)可在顯示屏上以數(shù)字形式顯示出來(lái)。

（4）“系統(tǒng)密碼管理”：系統(tǒng)提供操作用戶修改進(jìn)入系統(tǒng)的密碼，以提高參數(shù)設(shè)置的保密性。

（5）“系統(tǒng)使用幫助”：系統(tǒng)為每項(xiàng)操作提供文檔操作說(shuō)明、關(guān)鍵設(shè)置的詳解及系統(tǒng)故障說(shuō)明，便于操作人員的查閱。

2.5 系統(tǒng)控制程序說(shuō)明

系統(tǒng)控制程序采用可以方便地在Wi n d o w s環(huán)境下對(duì)P L C編程、調(diào)試、監(jiān)控的S T E P 7-M i c r o/WI N 3 2編程軟件作為開(kāi)發(fā)工具，根據(jù)電路原理及要實(shí)現(xiàn)的控制功能，設(shè)計(jì)控制程序結(jié)構(gòu)為主程序并調(diào)用各模塊子程序的結(jié)構(gòu)形式，主程序用于數(shù)據(jù)初始化、邏輯控制、界面及菜單顯示，通過(guò)調(diào)用不同功能的子程序?qū)崿F(xiàn)錠子、羅拉按不同參數(shù)驅(qū)動(dòng)及運(yùn)行的功能。

子程序功能說(shuō)明：

計(jì)算參數(shù)子程序：根據(jù)用戶設(shè)定不同紗線工藝參數(shù)計(jì)算產(chǎn)量、輸出線速度、電機(jī)轉(zhuǎn)速等。

控制電機(jī)啟停子程序：根據(jù)開(kāi)機(jī)、停機(jī)指令，使6臺(tái)電機(jī)按照啟動(dòng)時(shí)間同時(shí)達(dá)到根據(jù)參數(shù)計(jì)算出的平線速度，或使6臺(tái)電機(jī)按照停機(jī)時(shí)間同時(shí)將速度降為零的功能。

錠子、羅拉運(yùn)行方式控制子程序：根據(jù)在中空錠、環(huán)錠、前、后、芯線羅拉、輸出羅拉設(shè)置的紗線工藝參數(shù)，分別控制錠子、前、中、芯線羅拉、輸出羅拉的運(yùn)行方式，然后根據(jù)不同的工藝參數(shù)在不同的時(shí)間段，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換把計(jì)算的數(shù)據(jù)以不同電壓值輸出到前、中、芯線羅拉、輸出羅拉變頻器，實(shí)現(xiàn)紡不同紗線的功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在測(cè)試實(shí)驗(yàn)的一臺(tái)花式捻線機(jī)上通過(guò)新設(shè)計(jì)的電氣控制部件，利用變頻調(diào)速和P L C控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制花式捻線機(jī)羅拉運(yùn)動(dòng)的功能，用戶參數(shù)設(shè)置靈活多變、存儲(chǔ)調(diào)用操作簡(jiǎn)單、紡大肚紗質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的效果。