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，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。因而多家廠商又推出了多電動機(jī)傳動的新型粗紗機(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，本文簡述了使用Omron RV系列變頻器進(jìn)行控制的方案說明。

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變頻驅(qū)動，7.5kW的驅(qū)動錠翼、羅拉及一部分卷繞的速度，2.2kW驅(qū)動卷繞，1.5kW驅(qū)動龍筋的上下。

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

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

筒管轉(zhuǎn)速可根據(jù)出線的長度及筒管上的紗的直徑可以求出。

圖1 粗紗機(jī)傳動圖

從以上公式可以看出：當(dāng)粗紗直徑Dx逐漸增大時，Nb的速度是逐漸減少的，為了解決這一問題，過去采用鐵炮來完成，為了讓鐵炮很好地實現(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、移動的摩擦力等因素都會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羅拉出線米數(shù)的計算

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

2.3龍筋的升降速度計算

羅拉速度及卷繞速度計算出以后，通過設(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實現(xiàn)三變頻的同步

在起初的設(shè)計中采用速度跟隨的方式進(jìn)行控制，也就是通過安裝在錠翼電機(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)速度的改變通過通訊修改脈沖序列值（電子齒輪比）進(jìn)行改變，由于檢測的滯后卷繞的啟動和停止總是滯后錠翼，造成啟動時紗松停止時紗緊的情況出現(xiàn)。為了更好的實現(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

位置偏差的檢測，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)的誤差檢測出來，然后通過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

斷電停車，在正常生產(chǎn)的過程中，如果突然斷電，會造成電機(jī)的不同步，這時所有紗線會斷掉，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，客戶提出的工藝要求

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

（2）張力恒定，在啟動及停止時不出現(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)的實施課題

5.1 計算出各個電機(jī)的速度

為了實現(xiàn)同步必須計算出各個電機(jī)的速度，各電機(jī)計算方法如下：

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卷繞與羅拉出線偏差的檢測與計算

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

⑸斷電停車

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

5.2直流母線并聯(lián)的好處

（1）如果不是直流母線供電，在緊急停車時，由于剎車電流比較大，會造成直流母線電壓過高，變頻器報警。如果共直流母線，大變頻剎車時的電流可以供應(yīng)給小的變頻器，就不會造成大變頻的過電壓報警。

（2）在斷電停車時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)備能正常停車的電路圖

6 粗紗機(jī)的整個電器控制系統(tǒng)配置

7 在這個控制系統(tǒng)的編程調(diào)試中所碰到的主要問題

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

（2）碰到的問題還有，在停車中由于不能做的電機(jī)完全的同步，會出現(xiàn)停車張力變大，有時可能拉斷紗線，為了彌補(bǔ)這種情況，把編碼器全部接入PLC做出一個大閉環(huán)系統(tǒng)，實時檢測同步情況，如果出現(xiàn)不同步時，立即改變電機(jī)速度進(jìn)行速度追蹤來實現(xiàn)同步，取得了不錯的效果。

8 結(jié)束語

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