摘要: 倍捻機(jī)是紡織行業(yè)的常見設(shè)備，本文介紹了四方E550系列變頻器在浙江某大型紡織機(jī)械廠的高速倍捻機(jī)上的整套應(yīng)用方案。四方E550系列變頻器卓越的控制性能很好地滿足倍捻機(jī)大工作頻率范圍、高速度精度等工藝要求。

關(guān)鍵字： E550、變頻器、高速倍捻機(jī)、MODBUS

引言

倍捻機(jī)是一種加捻設(shè)備，加捻是把松散的纖維須條加以適量的捻度,使之成紗或者把紗、絲捻合成股線、纜繩，z*終使紗線具有一定的物理機(jī)械性能和一定的外觀，如紗線的強(qiáng)度、彈性、伸長(zhǎng)率、毛羽、光澤、手感等。加捻后成紗的結(jié)構(gòu)、形態(tài)發(fā)生變化，能使織物獲得特殊的外觀效應(yīng)，如縐效應(yīng)。倍捻機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一轉(zhuǎn)兩捻，加捻效率比傳統(tǒng)捻線設(shè)備成倍提高。

一、 高速倍捻機(jī)工作原理

常見的倍捻機(jī)每個(gè)單元設(shè)計(jì)為8錠,前后兩面共16錠。每錠的工作原理如圖1 所示，當(dāng)錠子電機(jī)帶動(dòng)錠子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，槽筒和捻絲筒在線速電機(jī)的帶動(dòng)下也同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使紗線從供絲筒子進(jìn)入張力管，穿過張力珠，被張力珠的彈性作用所壓緊，形成一個(gè)握持點(diǎn)，紗線退離空心錠子的中心孔，垂直進(jìn)入錠盤，接著紗線由錠盤出口經(jīng)儲(chǔ)紗區(qū)偏轉(zhuǎn)到達(dá)靜止導(dǎo)紗鉤，并形成氣圈，氣圈的高度由導(dǎo)絲鉤的位置確定，紗線經(jīng)導(dǎo)紗鉤后，到達(dá)超喂羅拉，z*后紗線經(jīng)過導(dǎo)紗器交叉卷繞在筒子上。

 

圖1 工藝原理圖

二、四方E550高速倍捻機(jī)控制方案介紹

本方案介紹的高速倍捻機(jī)為單錠設(shè)計(jì)，z*高錠速達(dá)到15000r/min。每錠單獨(dú)由一臺(tái)高速異步電機(jī)控制,都能單獨(dú)控制啟停。超喂羅拉由一臺(tái)異步電機(jī)控制,稱其為超喂電機(jī)。捻絲筒子由一臺(tái)異步電機(jī)控制,稱為線速電機(jī)。在每一錠中，捻絲筒子在機(jī)器運(yùn)行時(shí)可以通過機(jī)械裝置投入工作和分離工作。
 

圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

高速倍捻機(jī)線速電機(jī)、超喂電機(jī)、錠速電機(jī)轉(zhuǎn)速由下面的公式?jīng)Q定：

線速電機(jī)線速=錠速電機(jī)轉(zhuǎn)速*2/捻度=2π*線速輪半徑*線速電機(jī)轉(zhuǎn)速

超喂電機(jī)線速=線速電機(jī)線速*超喂量=2π*超喂輪半徑*超喂電機(jī)轉(zhuǎn)速

高速倍捻機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速精度要求比較高，一般要求在不同的轉(zhuǎn)速時(shí)誤差±10r/min以內(nèi)。通過高速接近開關(guān)作為速度反饋信號(hào)，接入E550變頻器的高速脈沖輸入端子，組成速度閉環(huán)的方式，轉(zhuǎn)速精度誤差±10r/min，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝要求。通過專用的速度修正系數(shù)，還可以對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速精度。
 

圖3 系統(tǒng)控制圖

如圖3所示，觸摸屏根據(jù)公式，通過宏指令，來給定錠速變頻器、線速變頻器、超喂變頻器頻率，以及變頻器的轉(zhuǎn)向。此外，E550變頻器可以選擇不返回?cái)?shù)據(jù)的通信方式，進(jìn)一步提高通信的速度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
 

圖4 變頻器配線圖

主要變頻器參數(shù)設(shè)置：

① 錠速變頻器參數(shù)設(shè)定

參數(shù)	設(shè)定值	說明
F0.00	2	頻率由外部通信給定
F0.02	1	運(yùn)行命令由外部端子控制
F0.04	300	上限頻率
F0.05	20	加速時(shí)間
F0.06	20	減速時(shí)間
F0.12	300	基本運(yùn)行頻率
F4.01	1	通信地址
F4.03	110	輔助通信設(shè)置

② 超喂變頻器參數(shù)設(shè)定

參數(shù)	設(shè)定值	說明
F0.00	2	頻率由外部通信給定
F0.02	1	運(yùn)行命令由外部端子控制
F0.04	166.7	上限頻率
F0.05	20	加速時(shí)間
F0.06	20	減速時(shí)間
F0.12	166.7	基本運(yùn)行頻率
F4.01	2	通信地址
F4.03	110	輔助通信設(shè)置

③ 線速變頻器參數(shù)設(shè)定

參數(shù)	設(shè)定值	說明
F0.00	2	頻率由外部通信給定
F0.02	1	運(yùn)行命令由外部端子控制
F0.04	150	上限頻率
F0.05	20	加速時(shí)間
F0.06	20	減速時(shí)間
F0.12	166.7	基本運(yùn)行頻率
F4.01	3	通信地址
F4.03	110	輔助通信設(shè)置

三、系統(tǒng)方案的特點(diǎn)

1、節(jié)省成本，本方案采用接近開關(guān)信號(hào)作為速度反饋，搭配高速脈沖輸入接口組成實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)系統(tǒng)，節(jié)省了編碼器的成本;系統(tǒng)使用觸摸屏直接控制，變頻器集成了相關(guān)工藝參數(shù)，省去了PLC的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低成本。

2、控制精度高，通過高速接近開關(guān)組成速度閉環(huán)控制，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速誤差± 10r/min;

3、安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，只需要簡(jiǎn)單的配線即可組成整套系統(tǒng);

4、抗干擾能力強(qiáng)，全系列產(chǎn)品經(jīng)過EMC測(cè)試，確保通信可靠性;采用不返回?cái)?shù)據(jù)的MODBUS通信方式，類似與通信廣播的方式，進(jìn)一步降低MODBUS通信的失敗率。

四、 小結(jié)：

本方案變頻器通過高速接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)，解決了通用型變頻器無法實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速精度的要求;采用通信不返回?cái)?shù)據(jù)功能，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與多臺(tái)變頻器的高速穩(wěn)定通信。

本方案已在浙江某大型紡織機(jī)械廠批量使用，由于方案性價(jià)比高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，使產(chǎn)品具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，得到用戶的一致好評(píng)。