抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)中的智能控制

□□ 高 沛，靳寶強(qiáng)，段宏偉 (.山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006；.晉中市華泰數(shù)控技術(shù)有限公司，山西 晉中 030600)

引言

轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)可以直接將并條后的熟條紡制成紗線，不需要經(jīng)過粗紗工序并且生產(chǎn)效率高，因而受到廣大紡織企業(yè)的青睞。轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的工作原理主要是利用紡杯高速旋轉(zhuǎn)對(duì)分梳后的棉纖維進(jìn)行加捻形成紗線，在加捻過程中利用高速旋轉(zhuǎn)分離出雜質(zhì)。我國(guó)目前已擁有進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)近10萬臺(tái)，對(duì)我國(guó)低支紗生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。但近幾年來隨著機(jī)械制造水平的提高，人們不再滿足于原有生產(chǎn)效率，希望在少量增加投入的情況下大幅度的提高產(chǎn)量，以降低產(chǎn)紗成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)與自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)比較需要解決以下問題：為了提高生產(chǎn)效率，提高單位產(chǎn)量就必然要提高引紗速度，而引紗速度提高后為保證紗線捻度不變就需要提高紡杯轉(zhuǎn)速和喂棉速度，紡杯轉(zhuǎn)速提高(大約為12萬r/min)與現(xiàn)有的5萬r/min轉(zhuǎn)比較必然要有機(jī)械指標(biāo)的提高，喂棉速度提高后如不能很好的排雜則會(huì)降低紗線品質(zhì)。引紗速度提高后利用人工已不能接頭，必須使用機(jī)械裝置完成。

因此，抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)需要解決主要問題是：提高轉(zhuǎn)速后的排雜負(fù)壓控制、機(jī)械高速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、紗線生頭、單錠控制的數(shù)據(jù)集中處理等。

1 控制系統(tǒng)的組成

轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)生產(chǎn)平行筒子的卷繞裝置包括一個(gè)剛性紗線張力補(bǔ)償器，它放置在落筒吸紗管道處，與生產(chǎn)錐形筒子的裝置完全不同。錐形筒子是在裝有特殊卷繞羅拉和柔性紗線張力補(bǔ)償器的裝置上生產(chǎn)的，這種卷繞臂只適用于錐形筒子。在特殊要求下，在引紗和卷繞羅拉之間，可安裝一個(gè)積極式上蠟裝置。由于紗線在上臘輥的磨擦，紗線表面可獲得適用于后道針織機(jī)等的加工特性。轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)由多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這些電機(jī)安裝在機(jī)器部件前后的箱體中。

轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。在表1中，包括基本技術(shù)和工藝參數(shù)，并對(duì)本文中其他的機(jī)械及工藝設(shè)置、清潔和維護(hù)保養(yǎng)的參數(shù)作了補(bǔ)充。

表1 轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 運(yùn)行過程及控制要求

安裝在轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)上的電氣設(shè)備被用來驅(qū)動(dòng)紡紗器的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、引紗裝置、卷繞裝置和風(fēng)扇。此外，電氣設(shè)備還提供機(jī)器的程序化開機(jī)和停機(jī)、檢測(cè)預(yù)置參數(shù)的能力。每一頭紡紗器都配備用于控制所供原料的電氣裝置以及紗線斷頭的指示裝置。

機(jī)器由多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中部分電機(jī)采用變頻調(diào)速。轉(zhuǎn)杯由2臺(tái)雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可控制的機(jī)器開停機(jī)過程由控制單元控制，可根據(jù)預(yù)置的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。預(yù)選參數(shù)可通過機(jī)器控制面板的鍵盤輸入?？刂茊卧谄淦聊簧巷@示當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)值，還可進(jìn)行一些基本的工藝計(jì)算，也可輸入一些新的工藝參數(shù)、計(jì)算理論產(chǎn)量等。

3 接線說明

紡紗裝置用2臺(tái)雙速D/YY電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，由斷路器QM2，QM2`(100 A)提供線路的斷路保護(hù)。通過啟動(dòng)扼流器L1、L2、L1`、L2`來啟動(dòng)，它可進(jìn)行無級(jí)啟動(dòng)。紡紗裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M1]、[M1`]的半速運(yùn)轉(zhuǎn)通過接觸器KM1、KM1`進(jìn)行連接，全速運(yùn)轉(zhuǎn)通過接觸器KM2、KM3、KM2`、KM3`連接。當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)后，扼流器通過接觸器KM4、KM4`短路，通過熱保護(hù)器FA1、FA1`進(jìn)行半速和全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的過載保護(hù)。

工藝抽氣風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M2]由斷路器QM3(100 A)確保其短路保護(hù)，由接觸器KM9、干擾抑制濾波器Z3和變頻器GF3來確保電機(jī)的啟動(dòng)。在電路完全失電時(shí)，變頻器GF1和GF2的輸入由變頻器GF3通過該方法來保證，即所有變頻器內(nèi)部線路板的中間均通過保險(xiǎn)絲FU43到FU48連接。

分梳輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M3]通過接觸器KM16連接，并由電路斷路器QF3作為過載和短路保護(hù)。在關(guān)閉時(shí)，接觸器KM7立即關(guān)閉連接到分梳電機(jī)[M3]、[M4]的電路。分梳輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M4]通過接觸器KM16連接，由電路斷路器QF4保護(hù)。

引紗裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M5]的短路保護(hù)由斷路器QM4(100 A)提供，同時(shí)還保護(hù)了所有電機(jī)(除[M1]、[M1`]、[M2]和TC1變壓器外)。通過KM5接觸器、Z2干擾濾波器和GF2變頻器啟動(dòng)，保險(xiǎn)絲FU45保護(hù)了RB2斷阻電路。

喂入裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M6]通過變頻器GF1啟動(dòng)，GF1的輸入由變頻器GF2和GF3的中間電路板提供。保險(xiǎn)絲FU47、FU48保護(hù)RB1斷阻電路。

清潔風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M8]通過斷路器QF8保護(hù)短路，由接觸器KM8、干擾抑制濾波器Z4和變頻器GF4來確保電機(jī)的啟動(dòng)。

落筒吸紗風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M9]通過斷路器QF9提供短路和過載保護(hù)，這臺(tái)電機(jī)通過接觸器KM18啟動(dòng)。

輸送的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M10]通過斷路器QF10提供短路和過載保護(hù)，這臺(tái)電機(jī)通過接觸器KM13啟動(dòng)。

上臘裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)[M11]、[M12]短路保護(hù)由QF11斷路器承擔(dān)，初級(jí)繞組包括分接支流A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3，借助這些支流可在10%的范圍內(nèi)改變輸出電壓。

4 短路保護(hù)

抽氣式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)控制電路的短路保護(hù)見表2。

表2 控制電路的短路保護(hù)

5 控制單元

控制單元通過電纜的X2、X12和變頻器通訊線接通輸入、輸出信號(hào)及控制單元的供電。通過一系列接線端子將控制單元與控制面板、控制電路、變頻器控制電路以及車身段上的數(shù)據(jù)采集測(cè)定單元相連。控制單元的操作面板由單元鍵盤和顯示器組成，在其后面有輸入、輸出接線端子以及通訊接線端子。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如圖1和圖2所示。

圖1 RS485從機(jī)控制框圖

圖2 主機(jī)控制框圖

6 結(jié)語

經(jīng)過近一年的調(diào)研與設(shè)計(jì)，再參照國(guó)外同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，為在重視產(chǎn)品中體現(xiàn)性能與要求，又采用PLC初始功能設(shè)計(jì)，修改后在重實(shí)際上對(duì)流程和工藝性進(jìn)行測(cè)試，集成了所需的全部功能，不需要擴(kuò)展眾多的PLC模塊，極大地降低了產(chǎn)品成本，同時(shí)也為其他產(chǎn)品的應(yīng)用開辟了新的思路。