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四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)控制系統(tǒng)方案
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系統(tǒng)概述

粗紗工序是紡制細(xì)紗前的準(zhǔn)備工序,主要包括以下四個(gè)主要工序:
(1).牽伸(羅拉):進(jìn)行5~12倍的牽伸,分擔(dān)細(xì)紗機(jī)的牽伸比。
(2).加捻(錠翼):給牽伸后的須條加上適當(dāng)捻度,使紗具有一定的強(qiáng)度。
(3).卷繞(筒管):將加捻后的粗紗卷繞在筒管上,便于貯存、搬運(yùn)。
(4).成形(龍筋):卷繞成兩端成錐形的粗紗,便于細(xì)紗機(jī)的退繞喂入。

     近年來,隨著電力電子與自動(dòng)化技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用與深入普及,為滿足進(jìn)一步提高紡機(jī)競爭力的內(nèi)在要求,實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)高速、高效、高度機(jī)電一體化已是國內(nèi)外粗紗機(jī)發(fā)展的必然趨勢。代表當(dāng)今最高技術(shù)的新型粗紗機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1所示,整機(jī)采用四臺(tái)變頻控制的電機(jī)分別來實(shí)現(xiàn)粗紗的牽伸、加捻、卷繞、成型工序。


圖1 四電機(jī)粗紗機(jī)傳動(dòng)原理圖

方案原理圖

圖2 四電機(jī)粗紗機(jī)傳動(dòng)方案原理圖


    在四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)的控制系統(tǒng)中,采用Unity Premium PLC(TSX P57 0244M)作為控制器, 進(jìn)行粗紗機(jī)工藝數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和速度閉環(huán)和張力閉環(huán)控制。四臺(tái)施耐德電氣公司的高性能、高精度ATV71變頻器分別控制羅拉電機(jī)、錠翼電機(jī)、筒管電機(jī)及龍筋電機(jī),以實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)的牽伸、加捻、卷繞成形等工藝要求。同時(shí)配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT G5230)進(jìn)行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)通過Unity Premium PLC和ATV71組成通訊速率高達(dá)1M的CANopen現(xiàn)場總線。

Premium+ATV71+XBTG方案硬件配置

   Premium PLC部分   
 型號(hào)  說明 數(shù)量
 TSXP570244M  Unity Premium 570x4 CPU,帶CAN Master通信擴(kuò)展卡  1
 TSXPSY2600M  電源,110/220 VAC 26W  1
 TSXRKY8 Premium  機(jī)架,8 槽  1
 TSXDEY16D2  開關(guān)量輸入,16 點(diǎn),24 VDC,移動(dòng)端子塊  2
 TSXDSY16R5  開關(guān)量輸出,16 點(diǎn),3A 24 VDC, 24-240 VAC 繼電器,移動(dòng)端子塊  2
   ATV71變頻器部分   
  型號(hào)  說明 數(shù)量
 ATV71HU15N4Z  3P 380VAC, 1.5KW,簡易面板,內(nèi)置EMC濾波器  1
 ATV71HU30N4Z  3P 380VAC, 3KW,簡易面板,內(nèi)置EMC濾波器  1
 ATV71HU55N4Z  3P 380VAC, 5.5KW,簡易面板,內(nèi)置EMC濾波器  1
 ATV71HD11N4Z  3P 380VAC, 11KW,簡易面板,內(nèi)置EMC濾波器  1
 VW3A3401  編碼器接口卡 5V RS 422  4
 VW3A110  遠(yuǎn)程圖形顯示終端  1
 VW3CANTAP2  CANopen 適配器  2
   XBTG人機(jī)界面部分  
 型號(hào)  說明 數(shù)量
 XBTG5230  10.4英寸, 64色,STN, 8M內(nèi)存, CPU主頻100M,以太網(wǎng)接口  1
 XBTZ968  PLC連接電纜, Twido, Micro  1

控制特點(diǎn)

控制器:Premium PLC完成數(shù)學(xué)模型計(jì)算、邏輯控制、張力閉環(huán)及CANopen通訊,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,編程簡單。

為保證粗紗質(zhì)量,四臺(tái)電機(jī)的調(diào)速和同步控制要求數(shù)據(jù)刷新速度至少為50ms,通過Unity Premium PLC和ATV71組成CANopen現(xiàn)場總線,應(yīng)用Unity Premium PLC的高效的數(shù)據(jù)處理能力和處理速度,以及CANopen總線高速傳輸和周期性、同步數(shù)據(jù)交換功能,可以很好地滿足四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)速及同步要求。

速度環(huán):4臺(tái)ATV71(采用編碼器反饋的矢量控制模式),由ATV71自身完成。
ATV71系列變頻器是施耐德電氣公司推出的基于現(xiàn)代控制理論矢量控制技術(shù)的具有高性能和強(qiáng)大功能的全系列變頻器,功率范圍0.37~500KW,頻率范圍0~1000Hz(≤37KW),0~500Hz (>37KW);調(diào)速范圍1~100(開環(huán)),1~1000(閉環(huán));調(diào)速精度為10%(開環(huán)), 0.01%(閉環(huán));過力矩能力為170%60s或220%2s。具有開環(huán)/閉環(huán)切換、擺頻功能、給定值存儲(chǔ)、PID調(diào)節(jié)以及各種保護(hù)等先進(jìn)功能;集成EMC A級(jí)濾波器;無傳感器電機(jī)控制;內(nèi)置可編程控制卡。在四電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)控制系統(tǒng)中,ATV71采用電流矢量閉環(huán)控制模式,可以實(shí)現(xiàn)零速度下滿力矩,滿足了粗紗機(jī)對(duì)低頻傳動(dòng)的特定要求。

張力環(huán):通過CCD反饋,由Premium PLC完成。

通過CCD反饋檢測粗紗張力的變化,應(yīng)用Premium PLC的PID函數(shù)功能,對(duì)四臺(tái)變頻器之間的速度比進(jìn)行實(shí)時(shí)修正,能有效克服由于溫度、濕度及紗線品質(zhì)不一致引起的張力波動(dòng),達(dá)到恒張力紡紗的目的。

高速通信:速率高達(dá)1M的CANopen總線。

CANopen總線是基于CAN BUS的高層協(xié)議,秉承了CAN總線的抗干擾性強(qiáng)、高速、實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn),另外CANopen應(yīng)用PDO、SDO、NMT等通訊對(duì)象,方便了總線的管理和應(yīng)用。CANopen應(yīng)用于四電機(jī)的粗紗機(jī),可確保四電機(jī)之間速度的同步。


緊密紡細(xì)紗機(jī)控制系統(tǒng)方案

系統(tǒng)概述
    細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序,是將粗紗進(jìn)一步牽伸30~50倍并加捻,紡成具有一定特?cái)?shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗,供捻線、機(jī)織或針織使用。傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的牽伸原理與粗紗機(jī)基本相同,而卷繞和加捻則是由鋼領(lǐng)和鋼絲圈來完成的。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和傳統(tǒng)粗紗機(jī)一樣由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng),通過齒輪箱變換各機(jī)構(gòu)需要的速度。在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)各組成部分中,牽伸系統(tǒng)是反映細(xì)紗機(jī)性能和影響紗線質(zhì)量的最關(guān)鍵因素,而新型的緊密紡紗技術(shù)通過對(duì)牽伸部分進(jìn)行創(chuàng)造性改造,將牽伸區(qū)和集合區(qū)分離,在環(huán)錠紡羅拉牽伸與加捻之間疊加對(duì)纖維須條的氣動(dòng)凝聚或集聚技術(shù),增加了須條的緊密度,毛羽減少約20%,強(qiáng)力則提高約10%,同時(shí),條干均勻度、機(jī)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(shí)可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點(diǎn)是與原細(xì)紗機(jī)完全一致,只多出一對(duì)集聚羅拉,在原環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上也可進(jìn)行改裝,具有廣闊的市場前景。

    緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)較環(huán)錠細(xì)紗機(jī)復(fù)雜許多,首先是前后羅拉的嚴(yán)格同步,實(shí)現(xiàn)牽伸倍數(shù)和捻度的精密控制,保證高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量;其次是通過取消鋼領(lǐng)板的傳動(dòng)齒輪,采用先進(jìn)的伺服控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械機(jī)構(gòu)的簡化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

方案原理圖

圖1 緊密紡細(xì)紗機(jī)傳動(dòng)方案原理圖


    在緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng),采用了三套施耐德電氣公司的Twin Line系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和無刷伺服電機(jī),分別控制前、后羅拉以及鋼領(lǐng)板;采用1臺(tái)ATV71變頻器控制主傳動(dòng)電機(jī),采用1臺(tái)ATV31變頻器控制風(fēng)機(jī);整個(gè)系統(tǒng)采用Micro PLC控制,Micro PLC與變頻器及伺服間采用高速CANopen總線進(jìn)行通訊,同時(shí)采用XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)操作和監(jiān)控。

Micro+ATV71+ATV31+TWLIN+XBTG方案硬件配置
   Micro PLC部分  
 型號(hào)  說明 數(shù)量
TSX3722101  TSX37-22本體,24V直流電源  1
TSXDMZ28DT  開關(guān)量混合,16 點(diǎn)輸入/12 點(diǎn)輸出,固態(tài),螺絲端子塊  1
TSXDEZ12D2  開關(guān)量輸入,12 點(diǎn),24 VDC,螺絲端子塊,半高  3
TSXDSZ08R5  開關(guān)量輸出,8 點(diǎn),繼電器,螺絲端子塊,半高  1
TSXMFP032P  Flash EPROM卡,32K  1
TSXCPP110  CANopen Card  1
   ATV變頻器部分  
  型號(hào)  說明 數(shù)量
ATV71HD55N4  3P 380VAC, 55KW,中文面板,內(nèi)置EMC濾波器,內(nèi)置電抗器  1
ATV71HD15N4  3P 380VAC, 15KW,中文面板,內(nèi)置EMC濾波  1
ATV31HU75N4A  3P 380VAC, 7.5KW, 亞洲版  1
   伺服驅(qū)動(dòng)部分  
 型號(hào)  說明 數(shù)量
TLC6382F322141  TLC6,CAN總線,RS422編碼器接入  1
TLC6382D312141  TLC6,CAN總線,RS422編碼器接入  1
SER3BD4L7SSOA48  SER伺服電機(jī),帶8:1減速機(jī)  1
SER3BD4L5DSOA38  SER伺服電機(jī),帶8:1減速機(jī)  1
   人機(jī)界面HMI部分  
 型號(hào)  說明  數(shù)量
 XBTG2110  5.7英寸, 藍(lán)屏, 4M內(nèi)存, CPU主頻100M  1
 XBTZ968  PLC連接電纜, Twido,Micro  1

控制特點(diǎn)

控制器:由Micro PLC實(shí)現(xiàn)整機(jī)的邏輯控制和參數(shù)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)整機(jī)的最優(yōu)控制。
Micro系列PLC是施耐德電氣公司推出的具有強(qiáng)大處理能力和較大的存儲(chǔ)空間的中小型PLC(I/O點(diǎn)最多256點(diǎn))。通過Micro PLC準(zhǔn)確的運(yùn)算和高精度的模擬量輸出,控制Twin Line系列伺服系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)緊密紡細(xì)紗機(jī)所要求的前、后羅拉精密同步、以及鋼領(lǐng)板電子成形;Micro PLC的內(nèi)存擴(kuò)展功能也為緊密紡細(xì)紗機(jī)控制所需的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)提供了有力的保障。

人機(jī)界面:由觸摸屏XBTG HMI實(shí)現(xiàn)紡紗參數(shù)的設(shè)定、顯示和故障監(jiān)控。

錠子和羅拉的變頻調(diào)速(ATV71)

    錠子利用變頻器的多段速功能很好地滿足了細(xì)紗的工藝要求,前后羅拉通過ATV71進(jìn)行嚴(yán)格速度同步,實(shí)現(xiàn)對(duì)粗紗的精密牽伸。其主要優(yōu)勢在于能夠根據(jù)落紗大、中、小紗的張力變化,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速,優(yōu)化紡紗條件,以盡可能地保持紡紗各階段的張力穩(wěn)定,對(duì)進(jìn)一步降低斷頭,減少毛羽,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn),降低能耗和減輕值車工勞動(dòng)強(qiáng)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(xiàn)代控制理論矢量控制技術(shù)的具有高性能和強(qiáng)大功能的全系列變頻器。調(diào)速范圍1~100(開環(huán)),1~1000(閉環(huán));調(diào)速精度為10%(開環(huán)), 0.01%(閉環(huán));過力矩能力為170%60s或220%2s。集成EMC A級(jí)濾波器,集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場總線。
    風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速(ATV31): ATV31系列變頻器具有可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用等特點(diǎn),內(nèi)置A級(jí)EMC濾波器,集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場總線。

圖2 緊密紡細(xì)紗機(jī)錠子的多段速

細(xì)紗的成形:由伺服控制鋼領(lǐng)板升降。
    應(yīng)用伺服控制器的電子凸輪功能, 預(yù)先下載兩條曲線至伺服驅(qū)動(dòng)器,在機(jī)器啟動(dòng)后,伺服接受信號(hào)輸入啟動(dòng)凸輪曲線后兩條曲線交替切換工作。用戶可從人機(jī)界面上輸入相關(guān)參數(shù),然后通過通訊傳到伺服相關(guān)參數(shù)可以修正曲線以適應(yīng)不同的產(chǎn)品需求。關(guān)于停電后恢復(fù)生產(chǎn)的功能,電子凸輪提供實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前主軸位置的功能,TLC6的內(nèi)存區(qū)內(nèi)可以提供若干斷電記憶的變量區(qū)間,我們利用這些功能將斷電前瞬間的位置記住,在恢復(fù)電源之后重新進(jìn)行生產(chǎn)過程。

圖3  鋼領(lǐng)板升降電子凸輪曲線

 
自動(dòng)落紗:由位置型伺服實(shí)現(xiàn)細(xì)紗的高速、精準(zhǔn)、全自動(dòng)落紗。
    應(yīng)用伺服控制器的(位置型) 點(diǎn)到點(diǎn)精確定位,同時(shí)應(yīng)用伺服控制器的內(nèi)置編程功能實(shí)現(xiàn)停電時(shí)的位置記憶。

現(xiàn)場總線通訊:速率高達(dá)1M的CANopen總線。
    CANopen總線是基于CAN BUS的高層協(xié)議,秉承了CAN總線的抗干擾性強(qiáng)、高速、實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn),另外CANopen應(yīng)用PDO、SDO、NMT等通訊對(duì)象,方便了總線的管理和應(yīng)用。施耐德的ATV31、ATV71及伺服系統(tǒng)TWLIN均內(nèi)置了CANopen,因此,將CANopen應(yīng)用于多電機(jī)傳動(dòng)的緊密紡細(xì)紗機(jī),不僅可獲得高性能的總線通訊,而且非常經(jīng)濟(jì)。


 

狀 態(tài): 離線

公司簡介
產(chǎn)品目錄
供應(yīng)信息

公司名稱: 施耐德電氣(中國)
聯(lián) 系 人: 市場部
電  話: 800 810 1315 / (010) 6788 8904
傳  真: 010-6590 0013
地  址: 北京市朝陽區(qū)將臺(tái)路2號(hào)施耐德大廈
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