臺達B-P變頻器在細紗機上的應用

1 引言
細紗工序是成紗的較后一道工序，是將粗紗進一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特數、符合相關質量標準的細紗，供捻線、機織或針織使用。細紗機有低速運行、高速運行、吹吸風、落紗等過程。落紗分為自動落紗和中途落紗（暫停工作），自動落紗又分定長落紗和定時落紗。自動落紗的方式、落紗時間及長度均可設置，并能掉電保持。紡織廠生產規模的大小是以細紗機總錠數表示的；細紗產量是決定各工序數量的依據；細紗的質量水平、原料物料耗電量等指標、勞動生產率等是技術和管理水平的體現，因此，細紗工序在紡織廠中占有重要的地位。由于傳統的電氣控制設備存在精度低、安全性差及故障率高等缺點已經逐漸為現代化自動控制設備所代替。現今細紗機設備的自動化控制程度愈來愈高，根據設備不同會應用到不同種類的工業自動化產品，如：人機界面、PLC、變頻器、伺服系統、編碼器、溫控儀表等各類產品。客戶往往可以根據控制對象的不同選擇相應的設備來進行控制系統的構建。
臺達機電至今已經能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數器、人機界面、變頻驅動器、伺服驅動器、數控系統等一系列產品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達自動化產品實現環錠細紗機的有效控制，值得業界借鑒并推廣。

2 控制系統
2.1 系統結構框圖
系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

本控制系統采用了臺達DVP32ES00R2作為控制器，同時采用臺達DOP-B05S100人機界面進行系統I/0與紡紗工藝數據的監控，并采用臺達VFD-B-P系列紡機專用變頻器控制主傳動電機。

2.2 系統功能概述
系統功能概述如下：
（1）用PLC控制整個紡紗過程，具有程序開車、鋼領板自動升降、中途停車后自動跟蹤開車、自動落紗、自動留頭等。
（2）設定紡紗的工藝參數，依據工藝要求自動控制；實現定長落紗和錠子速度曲線控制。
（3）顯示紡紗過程的錠速、牽引倍數、細紗號數、捻度以及班產累計等。
（4）采用數字通信，提高了系統的抗干擾性。

2.3 各部分控制特點
（1）傳動部分：包括主電機、吸風電機、鋼領板升降電機、油泵電機及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關及接觸器等。
（2）三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關、停主電機接近開關、下鋼領板接近開關、剎車片構成。其作用為落紗信號給出后能自動適應停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創造條件。
（3）變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構成，其作用是變頻器依據程控器傳輸的錠子速度控制十點曲線自動調整錠子運行，提高紗線質量和產量。
（4）數據檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運行數據，為計算班產量、錠速、前羅拉轉速、前羅拉線速、捻度等工藝參數以及錠子速度曲線控制提供數據。
（5）PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO擴展模塊構成，完成全機開關量輸入、數據檢測以及計算和過程控制，實現紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監控。
（6）顯示單元部分：HMI與PLC之間以通訊線實現連接，完成紡紗過程工藝參數顯示設定，可直接設定錠子運行十點曲線，實現控制柔性化，同時對細紗機運行過程中出現的故障，以對話框的方式進行實時反饋。
（7）通訊部分：由PLC的Port1通訊接口通過RS232C方式與HMI實現參數設定及顯示，由PLC的Port2通訊接口通過RS485的方式控制變頻器的頻率值，從而實現控制錠子運行速度曲線，整機的可靠性、穩定性得到較大的提高。

3 上位機軟件設計
上位機控制軟件分為：參數設定顯示程序、控制主程序、計算采樣子程序、通訊子程序和錠子運行曲線子程序。
（1）控制主程序：
軟件主控制程序部分，依據工藝要求編制的程序，上電后自動檢測各開關量和傳感器輸入的數據，完成整個紡紗過程自動控制和調用子程序。
（2）參數設定顯示程序：
主要依據DOP-B05S100配置完成參數設定顯示，包括班次設定、錯誤設置提示，總產量、班產量累計顯示、錠子速度、前羅拉速度、牽引倍數、捻度、產量、細紗號數等參數顯示。如圖2所示。

圖2 參數設定顯示界面

（3）計算采樣子程序
主要依據主軸、前羅拉、后羅拉數據檢測傳感器采樣結果以及設計參數完成系統計算，用以完成各類顯示參數的計算及定長落紗等功能。如圖3所示。

圖3 計算采樣顯示界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖4 PLC程序梯形圖

（4）通訊部分程序及錠子運行曲線子程序
主要采用MODBUS ASCII通訊協議完成與變頻器的數據傳輸，進而控制錠子運行速度曲線。PLC程序如圖4所示，錠速曲線圖如圖5所示。

圖5 錠速曲線圖

4 結語
本系統采用了臺達控制系統解決方案，全機控制采取數字通訊方式，控制精度高，可靠性和抗干擾性能大大提高，并利用"提高軟件設計水平來降低硬件投入"原則，不僅降低了系統成本，而且提高了產品的市場競爭能力。運行實踐表明，系統比原來舊系統在安全性、可靠性和控制精度上都有了較大的提升，值得業界同行借鑒和推廣。