引言

    近年來，隨著紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)水平的不斷提高，應(yīng)用交流變頻調(diào)速已成為一種趨勢。在大多數(shù)新開發(fā)的紡織機(jī)械產(chǎn)品中幾乎無一例外地應(yīng)用了交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速裝置。傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)采用單片機(jī)和電力電子器件控制，可單片機(jī)的編程復(fù)雜、控制線路繁多，不宜后期使用的維護(hù)；論文中采用PLC和變頻器控制圓織機(jī)，解決了單片機(jī)控翩的編程復(fù)雜、接線繁多等問題，并有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、編織成品合格率，且維修方便，便于用戶管理。

1 圓織機(jī)的工作過程與電氣控制系統(tǒng)

    由塑料扁絲生產(chǎn)塑編編織布的工藝就是把扁絲經(jīng)緯交錯編織成布。對于筒布織造工藝，使用圓織機(jī)編織。圓織機(jī)具有四個主運動機(jī)構(gòu)：送經(jīng)部分、主機(jī)部分、提升部分和收卷部分。

1．1工作流程

    圓織機(jī)的送經(jīng)輥由送經(jīng)電機(jī)驅(qū)動送經(jīng)輥轉(zhuǎn)動，送經(jīng)部分實現(xiàn)設(shè)備經(jīng)線的送料，送經(jīng)部分需保持恒定的張力。主電機(jī)實現(xiàn)主轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，主盤的旋轉(zhuǎn)織入緯絲。提膜電機(jī)實現(xiàn)對織布的提升，要根據(jù)主電機(jī)的速度變化來精確控制提升電機(jī)的速度，以保證無論主電機(jī)速度如何變化，緯線都能均勻地纏繞在經(jīng)線上。最后是卷布電機(jī)，收卷部分的作用主要是將織布卷繞成筒同時可以平衡收卷系統(tǒng)的張力，減少提升電機(jī)的力矩輸出。

圖1流程框圖

1．2電氣控制系統(tǒng)

    本文設(shè)計的電氣系統(tǒng)由送經(jīng)電機(jī)、主電機(jī)、提膜電機(jī)、卷布電機(jī)、油泵、風(fēng)扇、斷經(jīng)偵測裝置、緯紗偵測裝置、變頻器、可編程控制器(PLC)及其模擬量模塊、速度編碼器以及有關(guān)的控制系統(tǒng)組成。其中主電機(jī)、提膜電機(jī)及送經(jīng)電機(jī)均為三相異步電機(jī)。

    改變塑編編織布的緯密度，通過改變主機(jī)部分與提升部分的速度比實現(xiàn)，往往有兩種實現(xiàn)方法：一是主機(jī)通過變頻器可以改變速度，改變主機(jī)與提升電機(jī)機(jī)械傳動比；二是主機(jī)速度由電網(wǎng)頻率控制，通過變頻器改變提膜電機(jī)的速度實現(xiàn)。但是由于主電機(jī)、提膜電機(jī)及送經(jīng)電機(jī)均為三相異步電機(jī)，系統(tǒng)的時間響應(yīng)性能低，這些實現(xiàn)方法都會在主機(jī)重新啟動或是在電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時使產(chǎn)品出現(xiàn)橫條或織物疏密不均等問題，降低了成品率。本文中提到的方法可以解決此類問題，有效提高各電機(jī)之間速度變比精度，提高成品率。

    設(shè)計中采用PLC的模擬量模塊控制變頻器對主電機(jī)、提膜電機(jī)及送經(jīng)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，從而實現(xiàn)電機(jī)的平滑調(diào)速，提高精度；卷布電機(jī)由PLC控制的張力控制器控制。油泵、風(fēng)扇由PLC控制的繼電器直接啟動。斷經(jīng)偵測裝置、緯紗偵測裝置的輸出信號經(jīng)處理后輸入到PLC的輸入端，經(jīng)過PLC處理后控制圓織機(jī)狀態(tài)，實現(xiàn)信號處理智能化。旋轉(zhuǎn)編碼器與交流電動機(jī)同軸聯(lián)接用于對圓織機(jī)的運行速度測定，并通過高速計數(shù)模塊可以實時將主電機(jī)、提膜電機(jī)及送經(jīng)電機(jī)的實際速度反饋到PLC，從而及時調(diào)整主電機(jī)、提膜電機(jī)及送經(jīng)電機(jī)的速度變比，構(gòu)成一個速度反饋閉環(huán)系統(tǒng)，使圓織機(jī)能夠更加安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運行，解決了圓織機(jī)重新啟動或是在電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時使產(chǎn)品出現(xiàn)問題，降低了成品率等一系列問題。人機(jī)界面用于圓織機(jī)的運行操作、速度設(shè)定及速度測試曲線的顯示，可以在對圓織機(jī)系統(tǒng)運行操作簡易、控制自動化的同時也可以實時設(shè)定與監(jiān)控圓織機(jī)的速度運行曲線。從而這樣的設(shè)計可達(dá)到通信迅速、降低損耗、節(jié)約電能的效果，也滿足現(xiàn)代的設(shè)計理念，符合社會低碳環(huán)保，節(jié)能減排的主旋律。

2程序設(shè)計

2．1基于圓織機(jī)工藝要求的啟?？刂?/span>

    圓織機(jī)通常有3個啟停按鈕：啟動、寸進(jìn)、停止。寸進(jìn)按鈕即點動按鈕，完成試車或穿紗。啟動按鈕按下后，要求啟動整個系統(tǒng)，在此考慮工業(yè)現(xiàn)場操作人員對啟動按鈕誤操作的危害性，論文中采用啟動按鈕按下延時3秒后系統(tǒng)才啟動。同時本論文設(shè)計的系統(tǒng)程序采用順序啟動與速度反饋結(jié)合，較好的解決了送經(jīng)電機(jī)、主機(jī)、提膜電機(jī)及卷布電機(jī)的啟動不按合理的先后順序及在啟動時沒有嚴(yán)格的速度變比，會在啟動時影響塑編編織布的生產(chǎn)質(zhì)量，出現(xiàn)次品等這類問題；同理停車時也要處理好相似的問題。

圖2硬件系統(tǒng)組成框圖

2.2提高速度變比的數(shù)據(jù)處理

    緯密設(shè)置后，速度編碼器實時向PLC反饋的各電機(jī)運行速度，并通過PLC運算由D／A模塊控制變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，從而可以及時改變送經(jīng)電機(jī)及提膜電機(jī)的速度。PLC數(shù)據(jù)處理非常快，可以在20ms內(nèi)及時修正各電機(jī)的速度變比，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2．3故障的反饋處理

    這里主要反饋的故障分為電氣故障和生產(chǎn)故障。要反饋的電氣故障有電機(jī)過載、變頻器異常；生產(chǎn)故障主要是斷經(jīng)、斷緯、完緯。出現(xiàn)故障后，可自動停車，并顯示故障原因，以便維護(hù)人員或生產(chǎn)人員及時處理，投入生產(chǎn)。

圖3主程序流程圖

3人機(jī)界面設(shè)計

    通過人機(jī)界面，可以控制圓織機(jī)的運行，進(jìn)行電氣設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)，實時進(jìn)行產(chǎn)能計算，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控與自動報警功能。

人機(jī)界面主要有系統(tǒng)調(diào)試、運行操作、產(chǎn)能計算、故障顯示等功能。主要完成圓織機(jī)的運行狀態(tài)指示，月產(chǎn)量率月故障率顯示，自動計米，班組產(chǎn)量統(tǒng)計，緯密設(shè)定，故障信號，點動控制等。

4通信

    人機(jī)界面、I／O模塊、智能功能模塊和特殊功能模塊等通過CC—Link通信模塊連接PLC，連接后這些模塊就可以由直接CPU控制。

主站和智能設(shè)備站之間通過循環(huán)傳送進(jìn)行通信和智能設(shè)備站之間的交換信號(定位完成，定位開始等等)使用遠(yuǎn)程輸入RX和遠(yuǎn)程輸出RY進(jìn)行通信。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用遠(yuǎn)程寄存器RWw和遠(yuǎn)程寄存器RWr進(jìn)行通信。

    CC．-Link通信可以非常容易地高速發(fā)送和接收由模塊處理的輸入／輸出和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的開／關(guān)數(shù)據(jù)，并可以通過連接多PLC CPU配置一個簡單的分布式系統(tǒng)。

5速度反饋閉環(huán)系統(tǒng)性能

    控制系統(tǒng)采用PLC控制多臺變頻器分別實現(xiàn)對多臺電機(jī)變頻調(diào)速，實現(xiàn)同時對多臺交流電機(jī)的無級調(diào)速控制；旋轉(zhuǎn)編碼器反饋多臺電機(jī)運行實際速度，構(gòu)成一個速度反饋雙閉環(huán)系統(tǒng)；觸摸屏設(shè)定相應(yīng)的速度曲線，并在觸摸屏上監(jiān)控電機(jī)運行實際速度曲線，實時設(shè)定與監(jiān)控多臺電機(jī)運行曲線。圖4比較了閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果與開環(huán)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果。結(jié)果表明，系統(tǒng)采用速度反饋雙閉環(huán)控制方法，可以使多臺交流電機(jī)更加安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運行。

圖4 Simulink仿真結(jié)果

6結(jié)束語

    系統(tǒng)實現(xiàn)了對圓織機(jī)的智能調(diào)速，可以減少因機(jī)械磨損及機(jī)械傳動誤差造成的產(chǎn)品質(zhì)量，有效提高塑編編織布的成品率。也能避免因為電網(wǎng)頻率波動引起的產(chǎn)品質(zhì)量問題，降低企業(yè)損耗成本，提高效益。由于智能化的故障信號反饋，減少了工人的工作量，對企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化管理有很大的意義。