引言細(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，紡成具有一定特數(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。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細(xì)紗機(jī)總錠數(shù)表示的；細(xì)紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細(xì)紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標(biāo)、勞動生產(chǎn)率等是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細(xì)紗工序在紡織廠中占有重要的地位。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，所以稱為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和傳統(tǒng)粗紗機(jī)一樣由一臺電機(jī)傳動，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纖維須條的氣動凝聚或集聚技術(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，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，同時可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點是與原細(xì)紗機(jī)完全一致，只多出一對集聚羅拉，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)和鋼絲圈的傳動齒輪，采用先進(jìn)的伺服控制技術(shù)實現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù)，從而實現(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)和管紗成形的自動調(diào)整。控制系統(tǒng)方案在緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)，我們采用了三套施耐德電氣公司的TwinLine系列伺服驅(qū)動系統(tǒng)和無刷伺服電機(jī)，分別控制前、后羅拉以及鋼領(lǐng)板；采用兩臺ATV31系列變頻器，分別控制主傳動電機(jī)和風(fēng)機(jī)；整個系統(tǒng)采用MicroPLC控制，同時采用XBT-G5.7”黑白觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)操作和監(jiān)控。控制系統(tǒng)簡介TwinLine系列是施耐德電氣公司推出的寬范圍的伺服驅(qū)動器和無刷伺服電機(jī)產(chǎn)品，集成了先進(jìn)和優(yōu)化的無刷電機(jī)控制技術(shù)，并具備IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程功能和各種開放的接口，通過脈沖/方向、I/O或現(xiàn)場總線等方式控制，電機(jī)功率范圍為0.3～13.8Nm，速度范圍為4500～12000rpm，可以靈活滿足各種實時應(yīng)用要求，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、智能化的應(yīng)用解決方案。MicroPLC具有中型PLC的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，通過準(zhǔn)確的運(yùn)算和高精度的模擬量輸出，可以實現(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；MicroPLC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)存儲區(qū)提供了有力的保障。ATV31系列變頻器是最新推出的、ATV28系列變頻器的升級產(chǎn)品，功率范圍從0.18～15kW，有6個邏輯輸入口、3個模擬輸入口、1個邏輯/模擬輸出口和2個繼電器輸出口。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，內(nèi)置A級EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場總線，提供電機(jī)和變頻器保護(hù)、加/減速斜波、16段預(yù)置速度、雙極(±10V)信號給定、PI調(diào)節(jié)器、制動順序、以及橫動控制(TraverseFunction)等眾多功能，可以很好地滿足各種機(jī)械的應(yīng)用要求。細(xì)紗的電子成形控制細(xì)紗的管紗如右圖所示，分管頂、管身和管底三個部分，卷繞形式采用圓錐形交叉卷繞形式(又稱短動程升降卷繞)，同一層紗各處的卷繞直徑不同，以實現(xiàn)退繞時紗可從管頂抽出而管體不轉(zhuǎn)動，適應(yīng)高速退繞的目的。卷繞成形運(yùn)動由兩個運(yùn)動組合而成：圓周運(yùn)動：電動機(jī)通過錠帶拖動筒管恒速轉(zhuǎn)動軸向移動：鋼領(lǐng)板短動程升降運(yùn)動引導(dǎo)紗在卷繞面上均勻分布其中：卷繞轉(zhuǎn)速(nW)=錠子轉(zhuǎn)速-鋼絲圈轉(zhuǎn)速v/(pdx)(v：前羅拉線速度，dx：筒管的卷繞直徑)鋼領(lǐng)板升降速度(vR)＝=D*nW(D：卷繞節(jié)距)因此，在細(xì)紗的電子成形控制中，采用伺服系統(tǒng)控制鋼領(lǐng)板短動程升降運(yùn)動，根據(jù)前羅拉的出線速度和紗線的粗細(xì)度設(shè)定卷繞節(jié)距和成形高度，計算出紗線在管身和管底卷繞所須的鋼領(lǐng)板升降速度；通過編碼器檢測鋼領(lǐng)板的位置，由PLC輸出相應(yīng)的速度信號給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)細(xì)紗的電子成形。電子成形控制的另一個解決方案是采用TwinLineCoDeSys編程語言，根據(jù)細(xì)紗卷繞成形參數(shù)，在伺服驅(qū)動器內(nèi)通過電子凸輪功能塊編寫電子成形程序直接輸出鋼領(lǐng)板短動程升降速度，從而避免PLC運(yùn)算并輸出模擬量信號控制伺服器方案所帶來的實時速度跟隨滯后的問題；在這個方案中，PLC和TwinLine伺服驅(qū)動器之間可以采用經(jīng)濟(jì)的Modbus總線連接，實現(xiàn)實時性要求不高的細(xì)紗卷繞成形參數(shù)傳輸。