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并捻聯(lián)合機(jī)的捻度閉環(huán)控制系統(tǒng)

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并捻聯(lián)合機(jī)的捻度閉環(huán)控制系統(tǒng)

發(fā)布時間: 2006/10/3 文章出處: 　

并捻聯(lián)合機(jī)在紡織行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)聯(lián)合機(jī)普遍采用微機(jī)控制，雖然自動化程度較但由于現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，微機(jī)控制仍需繼電器和行程開關(guān)，系統(tǒng)仍具有接線復(fù)雜，性能不穩(wěn)定，維護(hù)困難等不利因素”。針對以往的不足，從提高控制系統(tǒng)的控制性能出發(fā)，設(shè)計(jì)出并捻聯(lián)合工藝基于PLC和變頻器的恒定捻度閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作維修簡單，性價比高。
1 聯(lián)合工藝系統(tǒng)的運(yùn)動分析
原并紗和捻線工序中紗線都要經(jīng)過張力機(jī)構(gòu)、導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)和卷繞機(jī)構(gòu)，如圖1所示。紗線自管紗筒上退繞下來，經(jīng)導(dǎo)紗器2、張力器3和清紗器4，再經(jīng)過玻璃桿5，在并紗羅拉6處紗線合二為一，由牽引羅拉7拉動并紗線然后經(jīng)導(dǎo)絲鉤8和鋼領(lǐng)10上的鋼絲圈9而繞上紗錠11，錠子的回轉(zhuǎn)由電機(jī)經(jīng)錠帶傳動鋼領(lǐng)由往復(fù)機(jī)構(gòu)帶動。
并紗張力不均勻會導(dǎo)致紗線捻度不均勻，在織造過程中易產(chǎn)生經(jīng)柳、懈絲(松緊絲)和檔子。因此保證捻度均勻是保證紗線質(zhì)量的關(guān)鍵，也是該控制系統(tǒng)的根本目標(biāo)。

1一管紗筒子 2一導(dǎo)絲器 3一張力器 4一清紗器
5—玻璃桿 6—并紗羅拉 7—牽引羅拉
8—導(dǎo)絲鉤 9—鋼絲圈 10—綱領(lǐng) 11—紗錠
2 控制系統(tǒng)的配置及運(yùn)行
并捻聯(lián)合機(jī)恒定捻度控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖，2所示，PLC是系統(tǒng)的核心，采用三菱公司FXIS2430MR，它通過RS-485通信方式控制3臺變頻器，每臺變頻器控制1臺電機(jī)，分別對應(yīng)牽引羅拉的轉(zhuǎn)動、導(dǎo)絲橫動和錠帶傳動，變頻器根據(jù)電機(jī)型號選用VFD—M系列。和捻度相關(guān)的只有羅拉轉(zhuǎn)速和錠帶傳動轉(zhuǎn)速，因此只需檢測反饋這2個速度值。牽引羅拉轉(zhuǎn)速和錠帶傳動速度采用相同的反饋環(huán)節(jié)，數(shù)字光電轉(zhuǎn)速傳感器將信號回傳到PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。另外，導(dǎo)絲變頻器帶動與交流電機(jī)1相聯(lián)的滾珠絲桿，由安裝在滾珠絲桿上的編碼器將編碼信號回傳到PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。所需參數(shù)可通過控制面板進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。

圖2 絡(luò)并捻聯(lián)合工序的控制系統(tǒng)
系統(tǒng)工作過程如下：啟動PLC巡回掃描初輸入狀態(tài)，驅(qū)動3臺變頻器工作，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)字光電轉(zhuǎn)速傳感器不斷把牽引羅拉和錠帶的速度信息傳送到PLC輸入端，編碼器也不斷地把導(dǎo)絲桿位置信息傳送到PLC輸入端，PLC不斷掃描輸入端子，吸收反饋的速度及位置信息，再進(jìn)行內(nèi)部的PID運(yùn)算，然后調(diào)整輸出，通過變頻器調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。如此周而復(fù)始，保持羅拉轉(zhuǎn)速與錠帶轉(zhuǎn)速的恒定，從而保證了紗線捻度的恒定。
3 控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定及軟件設(shè)計(jì)
為保證此控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，超調(diào)量小而準(zhǔn)確，使用數(shù)字PID控制器，采用增量式PID控制算法。其實(shí)質(zhì)是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，其運(yùn)算結(jié)果的增量用以控制輸出。圖3給出了數(shù)字PID控制器的結(jié)構(gòu)框圖。由比例系數(shù)kp直接決定控制作用的強(qiáng)弱，適當(dāng)調(diào)節(jié)Kp可以減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，加上積分控制可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，只要偏差存在，積分所產(chǎn)生的控制量就用來消除穩(wěn)態(tài)誤差；而微分控制產(chǎn)生超前校正作用，用以減少超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

圖3 數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)框圖
整個PLC程序包括主程序、初始化程序和中斷周用程序3部分。主程序完成對2個中斷子程序的周用，從而實(shí)現(xiàn)對2個速度的調(diào)控；初始化程序包括通過對相關(guān)數(shù)據(jù)單元的設(shè)置完成與變頻器的RS—485通信、對功能設(shè)置變量的初始化、定義參數(shù)值、溢出值和對參考值進(jìn)行設(shè)定；中斷程序是整個控制系統(tǒng)的核心部分，進(jìn)行平均值及其差值的計(jì)算，具體實(shí)現(xiàn)PID控制器的整個控制過程，并對輸出值限定，通過變頻器保證所控制速度平穩(wěn)準(zhǔn)確。中斷程序如圖4所示。

4 總結(jié)
該系統(tǒng)采用的是PLC控制。它作為DCS（集散控制系統(tǒng)）中的最底層網(wǎng)絡(luò)，增加和上層網(wǎng)絡(luò)的通訊程序就可以直接使用。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)已應(yīng)用于浙江寧波星源紡機(jī)廠和四川宜賓三江機(jī)械廠的制線機(jī)中。

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