三羅拉花式捻線機的電氣控制

二、 控制原理：
1．整機操作面板：
1.1指示燈：電源指示燈、運行指示燈、報警指示燈。
1.2選擇按鈕：
1.2.1中空錠選擇：有三個位置 ⑴S捻，⑵Z捻，⑶停止。
1.2.2環(huán)錠選擇：有三個位置 ⑴順時針方向，⑵逆時針方向，⑶停止。
1.3按鈕：啟動按鈕、停止按鈕（兼緊急停車按鈕）。
1.4人-機交互界面HMI（Human-Machine Interface）
2．輸出控制
2.1變頻器的運行：
系統(tǒng)啟動時，變頻器就始終處于啟動狀態(tài)，由于中空錠子和環(huán)錠的特殊性，其啟動信號和運轉方向信號經過旋鈕開關后再接入變頻器，從而決定中空錠子和環(huán)錠是否運行及其運轉方向。
變頻器的運行頻率經由D/A轉換的模擬量0~10V控制信號決定。變頻器的內部參數(shù)需設定：加速時間、減速時間、最高操作頻率等。
其中，變頻器的最高操作頻率是指輸入控制信號10V時對應的變頻器的輸出頻率。如果變頻器的最高操作頻率是60Hz，則當輸入控制信號10V時，變頻器輸出60Hz；同理，當輸入控制信號5V時，變頻器輸出30Hz；按線性關系變化。
2.2鋼領板升降控制
鋼領板的升降運動，動力來自于輸出羅拉，由兩個電磁離合器分別控制鋼領板的上升或下降，并有限位開關控制其動作行程。其中下面一個行程開關對應于環(huán)錠卷取管的底部，而上面的一個行程開關由一小電機帶動，在小范圍內移動，以保證環(huán)錠卷取成型時形成一個錐度。
3．工藝參數(shù)的輸入：
在人-機界面上輸入相關的參數(shù)。
3.1勻速運行（超喂型）的花式紗線的工藝參數(shù)有：中空錠轉速、中空捻度、退捻系數(shù)、超喂比、牽伸倍數(shù)、張力系數(shù)，這幾個參數(shù)分別決定了：中空錠速度、輸出羅拉速度、環(huán)錠速度、前羅拉速度、中后羅拉速度、芯線羅拉速度。相互關系如下：
輸出羅拉速度（m/min）=中空錠速度（rpm）÷中空捻度（T/m）
環(huán)錠速度（rpm）=中空錠速度（rpm）×退捻系數(shù)
前羅拉速度（m/min）=輸出羅拉速度（m/min）×超喂比
后羅拉速度（rpm）=前羅拉速度（rpm）÷牽伸倍數(shù)
芯線羅拉速度（rpm）=輸出羅拉速度（rpm）÷張力系數(shù)
三羅拉花式捻線機的中羅拉與后羅拉是由過橋齒輪傳動的，因此其速比通常不需要調整，也即予牽伸區(qū)的予牽伸倍數(shù)是固定不變的。
3.2多段速運行的控制型花式紗線的工藝參數(shù)包括：中空錠速度、環(huán)錠速度、每一段運行的時間、對應的各羅拉的運轉速度值或相對系數(shù)值。一般可以設置32段運行參數(shù)。
4．控制軟件
4.1設定啟動時間、停車時間、級升降時間。
4.2設定檔位系數(shù)：實際上是設定PLC內部的羅拉（錠子）的最高速度與實際最高速度之間的比例系數(shù)。中空錠、環(huán)錠、前羅拉、中后羅拉、芯線羅拉、輸出羅拉均有各自的檔位系數(shù)。
4.3機器還設有組合運行模式、隨機運行模式：
4.3.1隨機運行模式：在多段速運行時，將按段號運行的次序打亂，使設定的幾段運行參數(shù)按照隨機的次序運行，從而使紗線的變化規(guī)律打亂。
4.3.2組合運行模式：將在多段速運行時，加工特定紗線的幾種工藝參數(shù)作為摸板提供給用戶使用，適當修改就能滿足使用要求，有以下幾種工藝組合：大肚紗工藝、結子紗工藝、復合紗A工藝、復合紗B工藝等。
以上介紹了目前市場上占有率較高的三羅拉花式捻線機的電氣控制系統(tǒng)，下面就其系統(tǒng)的不足進行討論。
一、 原理性的缺陷：
1． 控制方式
該方案是由PLC輸出的數(shù)字信號經數(shù)/模轉換后控制變頻器的運轉速度，這種控制方式本身就存在不足。
首先，變頻器內部的參數(shù)（如最高運行頻率、啟動時間、停車時間、低速轉矩補償?shù)龋o法及時調整，故在較寬的調速范圍內無法使變頻器發(fā)揮出最佳的狀態(tài)。其次，由于是速度開環(huán)控制，如果選用低檔的變頻器，調速范圍小，低速性能差，整個系統(tǒng)的速度控制精度就會很不理想，姑且不說各羅拉之間的同步，羅拉本身的速度穩(wěn)定性也得不到保證。
2． 鋼領板的升降控制
現(xiàn)有系統(tǒng)中，鋼領板的上升或下降速度與輸出羅拉的速度成固定的線形關系，而且只有一種成型方式。如果鋼領板升降系統(tǒng)是由獨立的電機驅動，在紗支較細的情況下，鋼領板上升、下降的速度就能夠獨立設定。而且，如果采用控制電機，則可以有多種成型方式選擇。有利于紗線的卷取成型，便于后道工序的操作。
二、 技術性的缺陷
1． 操作：
1.1啟動/停止按鈕：啟動/停止按鈕是機器的開關，必須使操作者覺得方便、可靠，用戶根本沒必要去設置啟動時間、停車時間。按下按鈕后機器就應該按照既定的速度變化斜率加速或減速，而且各羅拉的速度同步變化，不論是在啟動過程中按停止按鈕還是在停止過程中按啟動按鈕。
1.2緊急停車按鈕：按照設計規(guī)程，此類機器必須設有緊急停車按鈕。在按下緊急停車按鈕時，機器就應該進入異常停車狀態(tài)，要在最短的時間內使各運動部件停止動作。停機按鈕兼做緊急停車按鈕是非常不合理的。
2．軟件設計：軟件設計必須滿足工藝的要求，而且使操作人員容易掌握，實用性要強，以下幾個方面有待于改進：
2.1多段速運行模式：目前的模式是以時間為基準的，使得在不同的中空錠速度下對應的紗線長度不一致，不便于工藝的調整。以紗線長度為單位的多段速設定模式將是未來的方向。
2.2隨機模式：根據(jù)紗線的生產工藝，隨機模式主要是為了避免花式紗線在織片后產生花斑；有個概念必須明確，所謂要求的隨機是指每一段紗線的長度的隨機變化，而且是在控制范圍內的變化。
三羅拉花式捻線機作為傳統(tǒng)機型，仍將在未來較長的時間內充當花式紗線的主要生產設備，因此對其電氣控制系統(tǒng)的要求必然會有所提高。筆者根據(jù)多年的實踐，認為以下幾個方面值得我們注意：
1． 控制方式：
采用通信方式實現(xiàn)工業(yè)計算機對各電機驅動單元的控制是未來的方向，這不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，也有利于企業(yè)對設備的管理。幾年前，曾有廠家在可編程序控制器（PLC）與各變頻器之間采用RS485通信方式，但由于RS485通信的速率不高，很難使各電機的速度同步。現(xiàn)在，可編程計算機控制器（PCC）和可編程自動化控制器（PAC）的應用，再結合作為國家標準的PROFIBUS現(xiàn)場總線以及工業(yè)以太網，將使設備的控制更加靈活、方便。
2． 變頻器的選型
采用無速度傳感器矢量控制變頻器，具有良好的低速特性，調速精度可達0.5—1.0%，調速范圍在20：1以內。如果帶速度反饋的矢量變頻器控制異步電機，調速范圍可達100：1。
3． 軟件的改進
軟件作為設備控制系統(tǒng)的思想，其重要性不言而喻。如果不熟悉生產工藝，不了解操作規(guī)程，沒有以人為本的理念，是開發(fā)不出好的軟件的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實用性、安全性在相當程度上取決于軟件的成熟程度。
社會在發(fā)展，科技在進步。隨著花式紗線的發(fā)展變化，花式捻線機必須不斷地去滿足生產工藝的需要，而作為花式捻線機的電氣控制系統(tǒng)也應該逐步地完善。在將來的工作實踐中，我們再坐在一起交流所取得的經驗，共同把這個事情做好。