上圖所示，羅拉在轉(zhuǎn)到的時候就可進(jìn)行，紗條進(jìn)過羅拉的兩個轉(zhuǎn)到橡膠的縫隙中出來，便將紗條進(jìn)行了一定程度的拉伸，出來的粗紗進(jìn)過錠翼的中空管繞到紗體上，錠翼和羅拉的旋轉(zhuǎn)速度比便決定了粗紗的捻度。紗管被固定到卷繞機(jī)構(gòu)上，卷繞和錠翼同向旋轉(zhuǎn)，但卷繞的速度大于錠翼的速度，它們的相對速度乘以紗體半徑應(yīng)恰好等于羅拉的出線速度。

在進(jìn)行卷繞的同時，龍筋在體的長度范圍內(nèi)勻速的上下移動，但每一層的移動距離比上一層都有一個固定的縮進(jìn)量，這樣便可在紗體的兩端形成一個平滑的成型角。

    在粗紗工藝中，四部件的配合顯得尤為重要，這種配合反映到電機(jī)上就是轉(zhuǎn)速的同步比例關(guān)系，并且這種比例關(guān)系隨著紡紗層數(shù)的改變而改變。如果任何一個部件出現(xiàn)問題，將會影響整個的紡紗工作，因此對電氣設(shè)備的穩(wěn)定性和同步控制的精度有相當(dāng)高的要求。

3粗紗機(jī)控制系統(tǒng)

3.1粗紗機(jī)控制系統(tǒng)簡介

根據(jù)紡紗工藝的要求，粗紗機(jī)將棉條經(jīng)羅拉牽伸后，由前羅拉出紗，進(jìn)行加捻，然后按照卷裝成形的要求，將紗卷繞在筒管上，由于前羅拉出紗速度是恒定的，而卷繞速度是隨著卷繞直徑的增大按反比例降速，因此傳統(tǒng)的粗紗機(jī)采用機(jī)械式錐輪變速機(jī)構(gòu)，皮帶在上、下錐輪上移動，達(dá)到改變卷繞和升降速度，完成粗紗卷繞成形。此方式由于靈活性差，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜逐漸被淘汰。

由于計(jì)算機(jī)，變頻等技術(shù)的發(fā)展，在粗紗控制方面出現(xiàn)多種方案，現(xiàn)多數(shù)采用4臺變頻器驅(qū)動方案，即4臺變頻器分別控制羅拉、錠翼、卷繞、升降4個部件的速度。此方式機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，效率高，靈活性好。

本系統(tǒng)在四電機(jī)傳動粗紗機(jī)的控制系統(tǒng)中，采用臺達(dá)PLC作為控制器, 進(jìn)行粗紗機(jī)工藝數(shù)學(xué)模型的計(jì)算、速度和張力校正控制。四臺Danfoss變頻器（3臺配帶同步控制卡）分別控制羅拉電機(jī)、錠翼電機(jī)、卷繞電機(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。同時配觸摸屏來進(jìn)行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。

圖2控制系統(tǒng)組成圖

由圖2所示PLC作為主控制器，實(shí)時的向四臺變頻器發(fā)送通信參數(shù)。其中錠翼電機(jī)作為主電機(jī)（變頻器內(nèi)無同步控制卡），其余電機(jī)作為從電機(jī)跟隨主電機(jī)轉(zhuǎn)動。具體比例因子是由控制器根據(jù)工藝參數(shù)和當(dāng)時層數(shù)進(jìn)行計(jì)算而得出，其中控制器只向主變頻器發(fā)送頻率值，而向其余三臺從變頻器發(fā)送同步比例因子。三臺從變頻器內(nèi)部的同步控制卡會根據(jù)主電機(jī)編碼器的給定信號和相關(guān)的比例因子控制從電機(jī)的運(yùn)行。

3.2 Danfoss同步控制卡在粗紗工序的應(yīng)用

本粗紗工序控制系統(tǒng)就采用帶有同步功能的FC302變頻器，只需在變頻器中加一個同步運(yùn)動卡就能實(shí)現(xiàn)同步功能，以在多軸同步控制運(yùn)行方式下獲得同步系統(tǒng)極高的穩(wěn)態(tài)精度和較高的動態(tài)精度。本控制系統(tǒng)以錠翼電機(jī)為主軸，三臺帶有同步卡的變頻器實(shí)時跟蹤主軸運(yùn)動，通過plc內(nèi)部建立的數(shù)學(xué)模型通過通信向變頻器發(fā)出指令，以滿足粗紗工藝的要求。

在本系統(tǒng)中安裝在錠翼電機(jī)的編碼器作為給定信號連到其余三臺變頻器上的同步卡的編碼器輸入口，另外分別安裝在羅拉、卷繞、升降電機(jī)的三個編碼器各自作為反饋信號連到同步卡的編碼器反饋口上。同步卡的最大脈沖接收頻率為220kHz。使用增量型編碼器時，同步卡采用四分相脈沖計(jì)數(shù)法，因而具有很高的測量精度。

   控制器向錠翼變頻器發(fā)出運(yùn)行信號，主電機(jī)開始運(yùn)行，此時與其連接的增量型編碼器產(chǎn)生脈沖信號。安裝到羅拉、龍筋、升降變頻的同步卡接收到給定的脈沖信號后，會根據(jù)PLC總線發(fā)送過來的同步比例因子確定轉(zhuǎn)速來驅(qū)動各自的電機(jī)運(yùn)行，三臺電機(jī)后的編碼信號作為同步控制的反饋信號與給定編碼信號進(jìn)行比較從而構(gòu)成速度閉環(huán)回路。PLC 通過高速脈沖口對龍筋電機(jī)后的編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到一定的值時會改變龍筋電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而控制龍筋的上下運(yùn)動。

本項(xiàng)目中采用的是同步卡的主從位置同步控制方式。在給定信號不變的情況下，同步卡是根據(jù)主、從同步因子來確定電機(jī)轉(zhuǎn)速的，因此只需將固定一個因子，而改變另一個因子即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。在本系統(tǒng)中將主同步因子syncfactm.設(shè)為10000，從同步因子syncfacts鏈接到用戶參數(shù)1901中。通過PLC控制器內(nèi)部數(shù)學(xué)函數(shù)的運(yùn)算可以計(jì)算出各個從電機(jī)相對于主電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，然后根據(jù)Danfoss FC協(xié)議將從同步因子發(fā)送到變頻器1901參數(shù)中。這樣就可以隨時的改變各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到粗紗工藝的要求。

下面是通過串口調(diào)試助手得到的通訊代碼：

02 0E 02 27 6D 00 00 00 00 21 7B 00 00 00 00 1F

其中02為頭碼，0E為通訊碼長度，02為設(shè)備地址，276D表示寫參數(shù)1901, 00 00為索引，00 00 21 7B表示參數(shù)值為8571，00 00 00 00為過程字，1F為校驗(yàn)字節(jié)。

以上是Danfoss變頻的FC協(xié)議指令代碼，在通訊前應(yīng)使控制器內(nèi)部的通訊參數(shù)和變頻內(nèi)部設(shè)置成一致，否則變頻器無法接收通訊指令。具體通訊格式請參考變頻器的設(shè)計(jì)指南。

三 系統(tǒng)調(diào)試的注意事項(xiàng)

實(shí)際調(diào)試中可能會碰到一些問題，下面列舉一些較為常見的問題并給以解答。

1 從電機(jī)出現(xiàn)飛車現(xiàn)象

    出現(xiàn)飛車現(xiàn)象多出現(xiàn)在配帶同步卡的變頻器所驅(qū)動的電機(jī)，這是由于電機(jī)轉(zhuǎn)向和編碼器的相序不對應(yīng)所造成的。首先手動運(yùn)行變頻器保證頻率給定為正數(shù)時電機(jī)正轉(zhuǎn)，然后運(yùn)行主電機(jī)，若若其余從電機(jī)出現(xiàn)飛車現(xiàn)象或劇烈抖動，找對應(yīng)電機(jī)的變頻器，交換X55從編碼器的AB相序即可。

2 從電機(jī)轉(zhuǎn)向與工藝要求相反

只需交換X56主編碼器的AB相序即可

3 從電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)并報0.err8錯誤

可能與PID參數(shù)設(shè)置有關(guān)，若通過合理配置PID參數(shù)并增大“最大容忍位置誤差”（32-67）后沒有多大效果，此時很可能編碼器固定不牢造成。

4設(shè)備停止時從電機(jī)出現(xiàn)左右抖動現(xiàn)象

1）  變頻器中基本設(shè)置參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致，請認(rèn)真核對電機(jī)銘牌參數(shù)與變頻內(nèi)部的電機(jī)參數(shù)是否一致。

2）  PID參數(shù)設(shè)定不合理，請重新整定PID參數(shù)。

3）  “32-81最短加減速時間”設(shè)置太小造成，此時應(yīng)適當(dāng)增加該參數(shù)，使控制系統(tǒng)不必過于靈敏。

四 結(jié)束語

采用danfoss同步控制卡的粗紗機(jī)控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和較高的控制精度。此系統(tǒng)使主機(jī)速度提升了35%，噪音大大降低，粗紗斷頭減少，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，改善了工序水平，得到了客戶的一致好評。

在棉紡工藝過程中，粗紗機(jī)的主要功能是對棉條進(jìn)行一定的牽伸，以使棉條達(dá)到一定的牽伸倍數(shù)并制成一定的卷繞形式，便于儲存和搬運(yùn)，適應(yīng)細(xì)紗機(jī)的喂入。粗紗機(jī)是通過羅拉的牽伸、錠翼的旋轉(zhuǎn)、筒管的卷繞和龍筋的升降來達(dá)到這一目的的。