1.引言
細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進(jìn)一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特?cái)?shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗，供捻線、機(jī)織或針織使用。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細(xì)紗機(jī)總錠數(shù)表示的；細(xì)紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細(xì)紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標(biāo)、勞動(dòng)生產(chǎn)率等是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細(xì)紗工序在紡織廠中占有重要的地位。
傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的牽伸原理與粗紗機(jī)基本相同，而卷繞和加捻則是由鋼領(lǐng)和鋼絲圈來(lái)完成的，所以稱(chēng)為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和傳統(tǒng)粗紗機(jī)一樣由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，通過(guò)齒輪箱變換各機(jī)構(gòu)需要的速度。在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)各組成部分中，牽伸系統(tǒng)是反映細(xì)紗機(jī)性能和影響紗線質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，而新型的緊密紡紗技術(shù)通過(guò)對(duì)牽伸部分進(jìn)行創(chuàng)造性改造，將牽伸區(qū)和集合區(qū)分離，在環(huán)錠紡羅拉牽伸與加捻之間疊加對(duì)纖維須條的氣動(dòng)凝聚或集聚技術(shù)，增加了須條的緊密度，毛羽減少約20％，強(qiáng)力則提高約10％，同時(shí)，條干均勻度、機(jī)器效率等也有不同程度的提高，不僅可以降低加工成本，同時(shí)可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點(diǎn)是與原細(xì)紗機(jī)完全一致，只多出一對(duì)集聚羅拉，在原環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上也可進(jìn)行改裝，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)較環(huán)錠細(xì)紗機(jī)復(fù)雜許多，首先是前后羅拉的嚴(yán)格同步，實(shí)現(xiàn)牽伸倍數(shù)和捻度的精密控制，保證高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量；其次是通過(guò)取消鋼領(lǐng)板的傳動(dòng)齒輪，采用先進(jìn)的伺服控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
2.控制系統(tǒng)方案
在緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)，我們采用了三套施耐德電氣公司的Twin Line系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)刷伺服電機(jī)，分別控制前、后羅拉以及鋼領(lǐng)板；采用兩臺(tái)ATV31系列變頻器，分別控制主傳動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)；整個(gè)系統(tǒng)采用Micro PLC控制，同時(shí)采用XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)操作和監(jiān)控�！ �
3.控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
Micro系列PLC是施耐德電氣公司推出的具有強(qiáng)大處理能力和較大的存儲(chǔ)空間的中小型PLC(I/O點(diǎn)最多256點(diǎn))，采用靈活的模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，為要求精密功能(PID調(diào)節(jié)、高速計(jì)數(shù)、精確定位、人機(jī)對(duì)話等)的復(fù)雜機(jī)器提供經(jīng)濟(jì)型的解決方案。Micro PLC內(nèi)置人機(jī)界面接口和多種通訊擴(kuò)展接口，易于實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備的連接；高密度的應(yīng)用(64點(diǎn)I/O模塊等)使Micro PLC成為最緊湊的控制器。
Micro PLC編程軟件與Premium PLC兼容，具有中型PLC同樣的通訊語(yǔ)句、PID調(diào)節(jié)語(yǔ)句、各種運(yùn)算語(yǔ)句等精心設(shè)計(jì)的功能函數(shù)，和在線修改等高性能的調(diào)試診斷工具，極大地豐富了Micro PLC的應(yīng)用范圍，減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)間。
Twin Line系列是施耐德電氣公司推出的寬范圍的伺服驅(qū)動(dòng)器和無(wú)刷伺服電機(jī)產(chǎn)品，集成了先進(jìn)和優(yōu)化的無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)，并具備IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程功能和各種開(kāi)放的接口，通過(guò)脈沖/方向、I/O或現(xiàn)場(chǎng)總線等方式控制，電機(jī)功率范圍為0.3～13.8 Nm，速度范圍為4500～12000 rpm，可以靈活滿(mǎn)足各種實(shí)時(shí)應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、智能化的應(yīng)用解決方案。
通過(guò)Micro PLC準(zhǔn)確的運(yùn)算和高精度的模擬量輸出，控制Twin Line系列伺服系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)緊密紡細(xì)紗機(jī)所要求的前、后羅拉精密同步、以及鋼領(lǐng)板電子成形；Micro PLC的內(nèi)存擴(kuò)展功能也為緊密紡細(xì)紗機(jī)控制所需的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)提供了有力的保障。
ATV31系列變頻器是最新推出的、ATV28系列變頻器的升級(jí)產(chǎn)品，功率范圍從0.18～15 kW，有6個(gè)邏輯輸入口、3個(gè)模擬輸入口、1個(gè)邏輯/模擬輸出口和2個(gè)繼電器輸出口。ATV31系列變頻器具有可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用等特點(diǎn)，內(nèi)置A級(jí)EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，提供電機(jī)和變頻器保護(hù)、加/減速斜波、16段預(yù)置速度、雙極(±10V)信號(hào)給定、PI調(diào)節(jié)器、制動(dòng)順序、以及橫動(dòng)控制(Traverse Function)等眾多功能，可以很好地滿(mǎn)足各種機(jī)械的應(yīng)用要求。
4.細(xì)紗的電子成形控制
細(xì)紗的管紗如右圖所示，分管頂、管身和管底三個(gè)部分，卷繞形式采用圓錐形交叉卷繞形式(又稱(chēng)短動(dòng)程升降卷繞)，同一層紗各處的卷繞直徑不同，以實(shí)現(xiàn)退繞時(shí)紗可從管頂抽出而管體不轉(zhuǎn)動(dòng)，適應(yīng)高速退繞的目的。
卷繞成形運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)組合而成：
? 圓周運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)通過(guò)錠帶拖動(dòng)筒管恒速轉(zhuǎn)動(dòng)
? 軸向移動(dòng)：鋼領(lǐng)板短動(dòng)程升降運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)紗在卷繞面上均勻分布
其中：
? 卷繞轉(zhuǎn)速(nW)=錠子轉(zhuǎn)速 - 鋼絲圈轉(zhuǎn)速 ? v/(pdx) (v：前羅拉線速度，dx：筒管的卷繞直徑)
? 鋼領(lǐng)板升降速度(vR)＝= D * nW (D：卷繞節(jié)距)
因此，在細(xì)紗的電子成形控制中，采用伺服系統(tǒng)控制鋼領(lǐng)板短動(dòng)程升降運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前羅拉的出線速度和紗線的粗細(xì)度設(shè)定卷繞節(jié)距和成形高度，計(jì)算出紗線在管身和管底卷繞所須的鋼領(lǐng)板升降速度；通過(guò)編碼器檢測(cè)鋼領(lǐng)板的位置，由PLC輸出相應(yīng)的速度信號(hào)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)紗的電子成形。
5.結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)采用施耐德全套解決方案，具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：
(1)人性化的編程軟件，減少了客戶(hù)工作量。
(2)優(yōu)化的閉環(huán)控制系統(tǒng)，降低成本，提高了質(zhì)量
(3)由于成形時(shí)，要求綱領(lǐng)板的速度始終在變化，要求PLC具有快速運(yùn)算能力及輸出，Micro PLC運(yùn)算指令豐富，支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，能夠快速及時(shí)地控制綱領(lǐng)板的速度，以保證成形精度。
(4)Micro 高速計(jì)數(shù)可達(dá)500KHZ，能夠滿(mǎn)足高精度測(cè)速的要求。
