变频器在分条整经机上的应用

变频器在分条整经机上的应用

1 前言

分条整经机主要用于精纺毛、化纤长丝、真丝织物及特种产业用品、是剑杆、片校、喷气、喷水等无梭织机的织前准备设备。主要由筒子纱架、整经滚筒和倒轴卷绕三大部分组成。整经调速范围10~1000m/min，倒轴调速范围10~300 m/min，走车量(导条位

移)0.001~9.999mm，倒轴张力误差≤±2%，要求恒张力卷绕。

分条整经机主要是将筒纱按工艺要求排列到筒子纱架上，经张力器、分绞筘、定幅筘、压纱辊顺序卷绕到整经滚筒上，再由倒轴机按一定的张力卷绕到经轴上，整个加工过程基本是在恒张力下进行的，属于恒转矩负载。

该机滚筒主传动为15kw的交流变频电动机传动。织轴、整经台的横移以及整径台的前后移动分别由单独的交流伺服电机或步进传动，倒轴电动机为10kW，变频专用电动机。

全机的控制采用Profibus-DP现场总线控制系统，DP现场总线是一种开放的、串行的、全数字化的、双向多变量通信的数据总线。

2 控制系统

全机由PLC控制，通过现场总线Profibus-DP协议，将主控器(S7-300PLC)和分站控制器(S7-200PLC)，触摸屏操作站以及变频器，伺服控制器连成一体组成分布式控制系统，如图1所示

图1 分条整经机现场总线控制系统原理框图图中：PLC——可编程控制器，总线控制系统的主站

1PLC——可编程控制器，总线系统的从站

TP——触摸屏(包括整经操作站和倒轴操作站)

U1、U2——分别为织轴，倒轴变频器

S1——张力传感器

S2——计长传感器

SC1、SC2——整经台横移和前后移伺服电机控制器

UR1，UR2——编码器

本系统主控器选用S7—300型PLC(S7-315-2DP型)它内置MPI口和DP通信口。MPI是集成在两门子PLC上的通信口，用于建立小型通信网络，采用多点接口MPI 协议，是一种少数站点间的通信的总线型网络，常用于连接上位机和少量PLC

之间的近距离通信，最多可接32个节点，数据长度为64个字节，最大传输距离为100m。

MPI允许主/主通信和主/从通信。S7-300/400CPU作为网络的主站，S7-200CPU 是从站S7-300/400可用XGET/XPUT指令来读写S7-200的数据。

Profibus-DP是一种高速数据通信网络，适用于加工制造业自动化，其传输速率为

9.6~12kb/s，传输距离为0.1~1.2km，传输介质通常采用屏蔽双绞线。本机采用的现场总线控制系统是以PLC作为主站，完成总线通信管理，从站即变频器数据(输出频率、电流、电压等)的读写以及参数化等工作。2台变频器和伺服控制器均为从站，其间采用半双工双向通信、从站只有在收到主站的读写命令后才发送数据。

变频器、PLC和触摸屏构成的控制系统在进行通信之前必须对上述设备的通信参数如波特率，通信格式等进行设置，也就是进行通信初始化设置，使变频器、PLC和触摸屏的通信波特率、通信格式等相互对应保持一致。

PLC的主要功能

(1)作为总线主站完成总线通信管理；

(2)控制两台变频器的运行即整经滚筒和倒轴电动机的运行速度及变化；

(3)控制两台伺服电动机的运行即整经台的横移和前后移导条的位移；

(4)运算功能即对张力传感器输入的数据进行运算处理后控制织轴电动机的速度，完成张力的控制，对计长传感器输入信号进行运算处理实现计长；

(5)与整经和倒轴触摸屏通信完成全机的起动、停止等操作。

触摸屏的主要功能

一台触摸屏作为整经操作站，另一台触摸屏用作倒轴操作站，主要用于整经或倒轴电动机的起动、停止等操作；设定、修改工艺参数以及显示全机运行状态等，该触摸屏设置有主

画面，参数设置画面，运行控制画面，生产数据统计画面和故障监视画面等，各画面的主要功能为：

主画面是让用户直接了解整经或倒轴的运行状况和工艺参数、主画面设有工艺参数和状况监控区以及换页区、监控的参数主要有整经或倒轴的速度、经长、匹长、导条位移、张力，等换页区是用于各页面的切换，用户可根据需要直接切换到所需的页面进行监控。

参数设置画面是用于设置工艺参数，例如在整经时设置的参数有经长、匹长、条数、条宽、导条位移量，压辊压力等。在倒轴时设置的参数有倒轴速度、纱线张力，左右移及收紧等，数值，工艺参数直接影响到加工产品质量，设定的参数不得随意修改，因此，工艺参数设置时，必须先输入密码，只有当密码正确时方可进入参数设置或修改，必要时密码也可随时变更。

运行控制画面是用于选择工作状态例如整经或倒轴，并进行起动、停止操作和调节到设定的工艺速度运行，还可显示当前的运行速度，整经台的位移等参数，也就是对分条整经机的运行进行操作和监视。

生产数据统计画面可显示并储存各班次当日或当月的产量、辅料消耗、运行生产效率和开、停机时间等。

故障监视画面主要是当遇有故障时，将自动切换到故障监视画面并可按照停机时间或停机次数从大到小顺序显示各班次的故障统计。

3 导条位移控制

本机采用伺服电动机驱动上下丝杠螺母机构来实现导条位移。下丝杠传动使机身相对地轨作左右运动，上丝杠传动使整经操作台沿滚珠导轨作左右运动；在整经时机身和整经台两者的移动保持同步并作同向运动，使整经台与筒子架中心保持在一条中心线上，如图2所示。

制系统，该系统成本较低，更经济。至于现场总线控制系统能否在分条整理机上推广应用，有待于总线系统硬件成本的降低。