|
1 引言
在棉紡錠紡紗工藝中，粗紗工序有著舉足輕重的地位，十多年來我國紡織企業(yè)，以新型的懸錠粗紗機逐步取代托錠粗紗機，紡紗速度和質(zhì)量得到了發(fā)展和提高。懸錠粗紗機(以下簡稱粗紗機)的主傳動普遍采用了變頻調(diào)速技術(shù)，并且其主傳動隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展得到了新的發(fā)展。
2 變頻調(diào)速技術(shù)在粗紗機上應(yīng)用情況的概述
根據(jù)紡紗工藝的要求，粗紗機將棉條經(jīng)羅拉牽伸后，由前羅拉出紗，進行加捻，然后按照卷裝成形的要求，將紗卷繞在筒管上，由于前羅拉出紗速度是恒定的，而卷繞速度是隨著卷繞直徑的增大按反比例降速，傳統(tǒng)的粗紗機采用機械式錐輪變速機構(gòu)，皮帶在上、下錐輪上移動，達到改變卷繞和升降速度，完成粗紗卷繞成形。
2.1 單電機驅(qū)動的粗紗機應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)
整臺機器主傳動由一臺交流異步電動機驅(qū)動，為了解決電機啟動時升速太快引起粗紗的斷頭或者產(chǎn)生粗紗條干不均勻等質(zhì)量問題，傳統(tǒng)的解決方案，在交流電機主回路中串聯(lián)電抗器，另外在紡制不同品種需要改變?nèi)珯C速度時，由人工替換皮帶輪方式實現(xiàn)變速。自從有了小體積的變頻器產(chǎn)品后，粗紗機均采用了變頻調(diào)速的主傳動方式，這種方式提高了機器的性能，操作方便，但仍保留錐輪變速機構(gòu)。
2.2 多電機驅(qū)動的粗紗機應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)
有錐輪變速機構(gòu)的粗紗機，由于皮帶傳動變速的不穩(wěn)定，控制精度低，掌握難，往往引起產(chǎn)品質(zhì)量的波動。20世紀90年代中期，國內(nèi)多家生產(chǎn)粗紗機的主機廠開發(fā)成功采用2臺電機(或3臺電機)驅(qū)動的粗紗機，1臺機器用2臺(或3臺)變頻器，其中一臺變頻器控制羅拉和錠翼的速度，另一臺變頻器控制卷繞和升降速度，從而取消了傳統(tǒng)的錐輪變速機構(gòu)。從技術(shù)上講，由于卷繞和升降由單獨電機傳動，必須解決筒管卷繞直徑增大相對應(yīng)其速度的變化規(guī)律，建立一個正確的數(shù)字模型來控制。但在實際生產(chǎn)中單就正確的數(shù)學模型尚不能保證卷繞電機與前羅拉電機之間的正確匹配，保持粗紗的恒張力卷繞，尚需采取其他一些技術(shù)措施。
90年代末國內(nèi)有7~8家主機廠先后成功采用4臺電動機驅(qū)動的粗紗機，取消了錐輪變速機構(gòu)和成型換向機構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)進一步簡化，推動了我國粗紗設(shè)備的技術(shù)進步。在電機和控制器方面出現(xiàn)多種方案，多數(shù)企業(yè)采用4臺變頻器驅(qū)動方案，即4臺變頻器分別控制羅拉、錠翼、卷繞、升降4個部件的速度，少數(shù)廠采用了2臺變頻器和2臺交流伺服方案或1臺變頻器和3臺交流伺服方案。
2.3 變頻器在粗紗機上應(yīng)用的市場容量
近幾年我國粗紗機的年生產(chǎn)量約在3000~3500臺的水平，其配套用變頻器年需求量約在4000臺的水平。目前生產(chǎn)的粗紗機的單電機驅(qū)動的粗紗機占較大比重，因價格較低。多電機驅(qū)動的粗紗機，速度高、性能好，但由于價格偏高，其銷量僅占10%左右，另外多電機驅(qū)動的粗紗機以計算機為核心的控制系統(tǒng)，目前尚難保證無故障，用戶有所顧慮，也是影響推廣這一新技術(shù)的一個因素，但多電機驅(qū)動方案必將成為發(fā)展方向，變頻器的需求量也將逐步增長。
3 應(yīng)用實例
目前國內(nèi)4電機驅(qū)動的粗紗機的控制系統(tǒng)分為三種類型:
第一種類型，粗紗機控制系統(tǒng)設(shè)計采用以PLC為主控器，工控機作為上位機，用RS-485通訊方式，控制4臺變頻器和變頻電機調(diào)速。
第二種類型，控制系統(tǒng)設(shè)計采用自行開發(fā)的專用控制器(用單片級組成)，選用RS-485通訊方式，控制4臺變頻器和變頻電機調(diào)速。
第三種類型，控制系統(tǒng)設(shè)計采用以PCC(可編程計算機控制器)為主控器，采用CAN總線通訊方式，控制4臺變頻器和變頻電機調(diào)速。
三種控制系統(tǒng)各有特點，而且均獲得成功，其性能都滿足生產(chǎn)工藝的要求，并批量生產(chǎn)提供紡織企業(yè)生產(chǎn)使用。下面僅介紹第三種控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例。
3.1 粗紗機電氣控制系統(tǒng)的特點
電氣控制系統(tǒng)的框圖，如附圖所示。
附圖 采用PCC和CANBUS的4臺變頻器和變頻電機的控制系統(tǒng)框圖
3.2 主要設(shè)備選用
(1) 主控器
主控器選用奧地利貝加萊公司的PCC，它的特點是一種面向運動控制、過程控制和網(wǎng)絡(luò)控制的專用控制器，是集標準PLC、數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)計算機性能特點于一體的智能控制器，粗紗機的4臺電動機同步運轉(zhuǎn)和紗線張力反饋，經(jīng)數(shù)學模型運算后，計算出各電機的轉(zhuǎn)速，通過CAN總線調(diào)整各變頻電機的轉(zhuǎn)速。
(2) 變頻器
變頻器選用了德國科比公司的產(chǎn)品，主電路采用共直流母線方式聯(lián)接，主電機變頻器中的整流器負擔4臺變頻器的直流電源，整流器容量要適當放大，不再另加共用整流器。本系統(tǒng)采用共直流母線方案的優(yōu)點是:
l 提高了機器在升降速過程中的同步性能，以錠翼轉(zhuǎn)速在1800r/min時，其升速時間可控制在10s以內(nèi)，降速時間在5s以內(nèi)，獲得良好的同步;
l 可降低系統(tǒng)的能耗, 當降速時, 大慣量負載的電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，其能量通過直流母線反饋給其他電動機;
l 機器一旦失電，可以保持粗紗不斷頭;
l 每臺變頻電動機均帶有編碼器實現(xiàn)速度反饋，以求提高速度控制精度，保證了粗紗伸長率控制在允許范圍內(nèi)。
(3) 電控系統(tǒng)
電控系統(tǒng)采用CAN總線。CAN總線具有可靠性高、實時響應(yīng)性好、實現(xiàn)成本低、通訊協(xié)議簡單等優(yōu)點、在粗紗機生產(chǎn)過程中可對多電機的速度等參數(shù)進行實時監(jiān)測、采集、處理反饋給計算機，構(gòu)成實時性較強的反饋控制系統(tǒng)。
(4) 人機界面
采用觸摸屏人機界面，可以進行工藝參數(shù)的設(shè)定，如最高車速、支數(shù)、捻度、徑向卷繞密度、軸向卷繞密度、卷繞系數(shù)、紡紗系數(shù)等、并可隨時修改、調(diào)用和儲存。一組參數(shù)對應(yīng)一種紗支，最多可有30種配方供使用。
4 結(jié)束語
粗紗機采用4電機分部傳動后有如下效果：
(1) 簡化了復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，取消了錐輪變速裝置，自動成形變速機構(gòu)、計長裝置;
(2) 主機速度提高了35%，噪音降低，粗紗斷頭減少，提高了生產(chǎn)效率;
(3) 產(chǎn)品質(zhì)量好，粗紗條干水平達到USTER公報5%的水平;
(4) 計算機儲存多品種的最佳工藝, 更換品種十分方便;
(5) 應(yīng)用觸摸屏人機界面，操作方便、直觀。
|
