目前國內(nèi)外染整設(shè)備技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向環(huán)保、綠色、節(jié)能、低耗、高效、智能化方向發(fā)展。磨毛整理機(jī)的發(fā)展僅有幾十年的歷史。以德國、意大利為主的一些高檔超柔軟磨毛整理機(jī)誕生于上世紀(jì)90年代，到今天已經(jīng)形成了廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制等高新技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)磨毛機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也相當(dāng)?shù)目?，新一代磨毛機(jī)研發(fā)于21世紀(jì)初，但到目前為止其技術(shù)水平和國際最先進(jìn)磨毛機(jī)尚有一定差距 。國內(nèi)外磨毛機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀對比分析如表1.1所示。

 

類   別	意大利Lafer公司 意大利Crosta公司	國內(nèi)磨毛機(jī)	本項(xiàng)目
布速m/min	5～35	10～30	10～40
錫林轉(zhuǎn)速r/min	10～30	不可調(diào)	10～30
磨毛輥轉(zhuǎn)速r/min	1500	1000	1500
用通訊方式實(shí)現(xiàn)同步	是	否	是
織物張力控制系統(tǒng)	伺服控制系統(tǒng)	變頻控制系統(tǒng)	伺服控制系統(tǒng)
織物張力控制方式	閉環(huán)	開環(huán)	閉環(huán)
磨料刷輥結(jié)構(gòu)	整體式、不可更換	整體式、不可更換	分體式、可更換
擴(kuò)幅輥結(jié)構(gòu)	包角、轉(zhuǎn)速均可調(diào)	不可同時(shí)調(diào)整	包角、轉(zhuǎn)速均可調(diào)

      織物的張力 是織物與磨毛輥接觸松緊度的表現(xiàn)。在磨毛過程中,布面張力越大,布面與磨毛輥接觸越緊密,磨毛效果越好。但張力不能過大,否則織物強(qiáng)力下降也越多,影響織物性能,使磨毛效果變差,出現(xiàn)布面發(fā)花、絨毛不均勻,導(dǎo)致磨柳等疵品?？椢锉３趾愣ǖ膹埩杀苊獬霈F(xiàn)表面絨毛出現(xiàn)裂縫等瑕疵，所以在高速運(yùn)行的磨毛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)織物的實(shí)際張力保持恒定非常關(guān)鍵。

圖2.1磨毛機(jī)主要工作單元構(gòu)成 

(1)進(jìn)布輥(2)前導(dǎo)輥(3)后導(dǎo)輥(4)上導(dǎo)輥(5) 出布輥

(6)錫林(7)左磨輥(8)右磨輥(9)可調(diào)速擴(kuò)幅輥(10)不可調(diào)速擴(kuò)幅輥

      其中進(jìn)布輥、前導(dǎo)輥、后導(dǎo)輥、上導(dǎo)輥和出布輥為導(dǎo)布系統(tǒng)輥，是由伺服系統(tǒng)控制。錫林、左右磨輥和可調(diào)速擴(kuò)幅輥由變頻控制。不可調(diào)速擴(kuò)幅輥跟隨可調(diào)速擴(kuò)幅輥啟動(dòng)、停止。

      張力控制過程為：以織物張力為控制量，以導(dǎo)步輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度為控制量建立恒張力閉環(huán)控制子系統(tǒng)。PCC通過模擬輸入端口實(shí)時(shí)接收張力傳感器檢測回來的值，從而判斷各處張力大小，根據(jù)張力設(shè)定值，運(yùn)用PCC內(nèi)部的PID控制算法，計(jì)算出伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速變化量，通過高速脈沖輸出端口發(fā)送脈沖信號給伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行過程中系統(tǒng)張力恒定。

      本項(xiàng)目的電控系統(tǒng)主要由觸摸屏、PCC控制器、張力傳感器、伺服控制系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)這5個(gè)部分組成 。其系統(tǒng)控制框圖如圖3.1所示。

      本項(xiàng)目中電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心主要是保證織物在正常運(yùn)行過程中的張力恒定，通過張力傳感器檢測和織物進(jìn)布速度的閉環(huán)控制，用通訊方式同步，實(shí)現(xiàn)恒張力的實(shí)時(shí)控制以及多電機(jī)之間的同步協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。即采用多軸傳動(dòng)張力控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)能夠反應(yīng)真實(shí)變化的張力采樣方式，在運(yùn)行過程中織物的實(shí)時(shí)張力通過4個(gè)張力傳感器進(jìn)行檢測，然后與設(shè)定的張力值進(jìn)行比較， PCC內(nèi)部的PID模塊對實(shí)際張力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，保證織物在運(yùn)行過程中張力恒定。其觸摸屏采用的是B&R Power Panel 300 embedded，伺服電機(jī)采用的是B&R 8MS同步伺服電機(jī)。

      系統(tǒng)軟件采用模塊式編程，軟件部分主要由“PT界面設(shè)計(jì)”、“主從通訊”、“變頻器控制”、 “伺服電機(jī)控制”及“張力調(diào)節(jié)” 等模塊組成。這里主要介紹張力調(diào)節(jié)模塊的設(shè)計(jì)。

      開關(guān)量和4個(gè)伺服的控制程序及驅(qū)動(dòng)程序等在PCC中編寫。PCC的軟件框架圖如圖4.1所示。

 

      上導(dǎo)伺服5和4個(gè)變頻器的控制程序放在PCC中編寫。PCC的軟件框架圖如圖4.2所示。

      由于伺服控制系統(tǒng)不僅能控制速度，還能控制位置，與變頻調(diào)速相比，伺服控制更精確、可靠。所以本設(shè)計(jì)中張力調(diào)節(jié)控制采用的是伺服控制系統(tǒng)，其控制軟件采用PCC的內(nèi)置PID調(diào)節(jié) 。

      PID調(diào)節(jié)器由比例調(diào)節(jié)器(P)，積分調(diào)節(jié)器(I)和微分調(diào)節(jié)器(D)構(gòu)成，圖4.3所示為PID控制系統(tǒng)框圖。

 

4.3.2 PID控制算法

4.3.3 張力控制程序流程圖

圖4.4  張力控制程序流程圖

      首先張力傳感器的值被傳送到PCC的模擬輸入通道，通過模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，之后可以先進(jìn)行張力預(yù)緊，使運(yùn)行前各張力達(dá)到設(shè)定值的70%左右，以免全機(jī)啟動(dòng)后張力立即松掉。