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［摘要］：

［關鍵詞］： 電機 伺服 modbus 工控

系統概述
細紗工序是成紗的最后一道工序，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。傳統細紗機的牽伸原理與粗紗機基本相同，而卷繞和加捻則是由鋼領和鋼絲圈來完成的。環錠細紗機和傳統粗紗機一樣由一臺電機傳動，通過齒輪箱變換各機構需要的速度。在環錠細紗機各組成部分中，牽伸系統是反映細紗機性能和影響紗線質量的最關鍵因素，而新型的緊密紡紗技術通過對牽伸部分進行創造性改造，將牽伸區和集合區分離，在環錠紡羅拉牽伸與加捻之間疊加對纖維須條的氣動凝聚或集聚技術，增加了須條的緊密度，毛羽減少約20％，強力則提高約10％，同時，條干均勻度、機器效率等也有不同程度的提高，不僅可以降低加工成本，同時可以減少后加工工序。緊密紡的另一優點是與原細紗機完全一致，只多出一對集聚羅拉，在原環錠細紗機上也可進行改裝，具有廣闊的市場前景。

緊密紡細紗機的控制系統較環錠細紗機復雜許多，首先是前后羅拉的嚴格同步，實現牽伸倍數和捻度的精密控制，保證高支數紗線的成紗質量；其次是通過取消鋼領板的傳動齒輪，采用先進的伺服控制技術實現卷裝的電子成形技術，從而實現了機械機構的簡化、生產速度的提高、以及紗線支數和管紗成形的自動調節。

方案原理圖


圖1　緊密紡細紗機傳動方案原理圖

在緊密紡細紗機的控制系統，采用了三套施耐德電氣公司的Twin Line系列伺服驅動系統和無刷伺服電機，分別控制前、后羅拉以及鋼領板；采用1臺ATV71變頻器控制主傳動電機，采用1臺ATV31變頻器控制風機；整個系統采用Micro PLC控制，Micro PLC與變頻器及伺服間采用高速CANopen總線進行通訊，同時采用XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進行系統操作和監控。

Micro+ATV71+ATV31+TWLIN+XBTG方案硬件配置


控制特點
控制器：由Micro PLC實現整機的邏輯控制和參數計算，實現整機的最優控制。
Micro系列PLC是施耐德電氣公司推出的具有強大處理能力和較大的存儲空間的中小型PLC(I/O點最多256點)。通過Micro PLC準確的運算和高精度的模擬量輸出，控制Twin Line系列伺服系統，可以實現緊密紡細紗機所要求的前、后羅拉精密同步、以及鋼領板電子成形；Micro PLC的內存擴展功能也為緊密紡細紗機控制所需的大容量數據存儲區提供了有力的保障。
人機界面：由觸摸屏XBTG HMI實現紡紗參數的設定、顯示和故障監控。
錠子和羅拉的變頻調速（ATV71）
錠子利用變頻器的多段速功能很好地滿足了細紗的工藝要求,前后羅拉通過ATV71進行嚴格速度同步，實現對粗紗的精密牽伸。其主要優勢在于能夠根據落紗大、中、小紗的張力變化，實現自動無級變速，優化紡紗條件，以盡可能地保持紡紗各階段的張力穩定，對進一步降低斷頭，減少毛羽，實現優質高產，降低能耗和減輕值車工勞動強度都將起到積極作用。
ATV71系列變頻器是施耐德電氣公司推出的基于現代控制理論矢量控制技術的具有高性能和強大功能的全系列變頻器。調速范圍1～100(開環)，1～1000(閉環)；調速精度為10%(開環)， 0.01%(閉環)；過力矩能力為170%60s或220%2s。集成EMC A級濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業現場總線。
風機的變頻調速（ATV31）: ATV31系列變頻器具有可靠性高、結構緊湊、便于使用等特點，內置A級EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業現場總線。


圖2　緊密紡細紗機錠子的多段速

細紗的成形：由伺服控制鋼領板升降。
應用伺服控制器的電子凸輪功能， 預先下載兩條曲線至伺服驅動器，在機器啟動后，伺服接受信號輸入啟動凸輪曲線后兩條曲線交替切換工作。用戶可從人機界面上輸入相關參數，然后通過通訊傳到伺服相關參數可以修正曲線以適應不同的產品需求。關于停電后恢復生產的功能，電子凸輪提供實時讀取當前主軸位置的功能，TLC6的內存區內可以提供若干斷電記憶的變量區間，我們利用這些功能將斷電前瞬間的位置記住，在恢復電源之后重新進行生產過程。


圖3 鋼領板升降電子凸輪曲線　

自動落紗:由位置型伺服實現細紗的高速、精準、全自動落紗。
應用伺服控制器的(位置型) 點到點精確定位，同時應用伺服控制器的內置編程功能實現停電時的位置記憶。
現場總線通訊：速率高達1M的CANopen總線。
　CANopen總線是基于CAN BUS的高層協議，秉承了CAN總線的抗干擾性強、高速、實時的優點，另外CANopen應用PDO、SDO、NMT等通訊對象，方便了總線的管理和應用。施耐德的ATV31、ATV71及伺服系統TWLIN均內置了CANopen，因此，將CANopen應用于多電機傳動的緊密紡細紗機，不僅可獲得高性能的總線通訊，而且非常經濟。