1、染漿聯(lián)合機工藝流程簡(jiǎn)介

　　鄭州紡織機械廠(chǎng)技術(shù)中心與深圳市庫馬克新技術(shù)有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的《ZLGA901型染漿聯(lián)合機》是集染色與過(guò)漿工藝于一體的紡織機械，是紡織行業(yè)的重要大型配套設備，填補了國產(chǎn)大型染漿聯(lián)合機的生產(chǎn)空白。
漿紗機工藝示意圖如圖1所示。系統主要由拖引、卷繞、染色三部分組成，其中卷繞和拖引為系統機頭部分，拖引為主傳動(dòng)單元，卷繞為從傳動(dòng)單元，兩個(gè)傳動(dòng)單元需要保持線(xiàn)速度一致的同步運行。在這兩個(gè)傳動(dòng)單元之間有一張力輥，以檢測兩單元之間紗線(xiàn)的張力。染色部分由15個(gè)染色輥組成，所有染色輥均同步運行(起動(dòng)、停止、升速、降速)。
工藝參數:

　　● 爬行速度:2m/min;

　　● 拖引、卷繞最高速度:45 m/min;

　　● 染色最高速度:35 m/min;

　　● 壓漿輥壓力線(xiàn)性可調

　　2、控制系統配置

　　(1) 卷繞采用變頻專(zhuān)用電機驅動(dòng)

　　功率:22kW    極數:6     轉速:980 rpm

　　最小卷徑:φ100mm         最大卷徑:1000mm

　　(2) 拖引采用變頻專(zhuān)用電機驅動(dòng)

　　功率:11kW    極數:4     轉速:1460 rpm

　　拖引輥輥徑:φ219mm

　　(3) 染色部分15只軋輥采用邊軸傳動(dòng)，用一臺三相交流異步電機驅動(dòng)

　　功率:30kW    極數:4     轉速:1460 rpm

　　染色輥輥徑:φ264mm 

　　(4) 馬達驅動(dòng)器件

　　選用具有獨特的直接轉矩控制(DTC)功能的ABB ACS600系列高性能變頻器，它具有優(yōu)良的速度控制和轉矩控制特性。其中用于卷繞的ACS600變頻器加裝用于中心卷曲機/開(kāi)卷機的卷曲傳動(dòng)應用宏軟件;卷繞與拖引變頻器均配置編碼器，以形成速度閉環(huán)，取得最優(yōu)良的控制精度和最快速的動(dòng)態(tài)響應。

　　(5) 控制器

　　選用德國西門(mén)子S7-200 系列PLC產(chǎn)品作為系統控制器件，以完成系統邏輯、通訊控制。S7-200在自動(dòng)化系統中充分發(fā)揮其強大功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復雜的自動(dòng)化控制，應用領(lǐng)域極為廣泛，其優(yōu)良的性能已得到世人的公認。

　　(6) 人機界面(HMI)

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)、LCD顯示技術(shù)和觸控技術(shù)的發(fā)展，人機界面(HMI)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應用亦更廣泛。本系統人機界面(HMI)采用100 MHz RISC CPU，6″ STN彩色顯示，畫(huà)面切換流暢、圖像清晰明亮，性能穩定可靠，具有良好的性?xún)r(jià)比。

　　3、控制原理

　　(1) 控制原理

　　漿紗機控制系統主要由 PLC、瑞典ABB ACS601變頻器、人機界面構成，PLC與ABB ACS601變頻器之間用MODBUS現場(chǎng)總線(xiàn)相連，構成現場(chǎng)總線(xiàn)通訊控制網(wǎng)絡(luò )。ABB 變頻器均內含標準MODBUS現場(chǎng)總線(xiàn)通訊接口，故該網(wǎng)絡(luò )的組建無(wú)需特殊網(wǎng)絡(luò )單元，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟、快速，支持8Mbit/s的通訊速率。

    變頻器的頻率給定、起/?？刂?、參數修改、狀態(tài)查詢(xún)、故障查詢(xún)等均可通過(guò)MODBUS現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現;除此之外，卷繞變頻器速度控制、張力給定、初始卷徑設定、卷徑復位等操作亦可通過(guò)MODBUS現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現。故本系統簡(jiǎn)化了控制線(xiàn)路，節約了安裝布線(xiàn)時(shí)間，方便了現場(chǎng)調試，更增加了系統靈活性。

　　(2) Modbus 通訊協(xié)議

    Modbus 協(xié)議是一種串行的主從通訊協(xié)議，如圖3所示,該協(xié)議定義了主機查詢(xún)的格式，包括:從機的編址方法(或廣播)，要求動(dòng)作的功能代碼，傳輸數據和錯誤校驗等。從機的響應也是采用Modbus協(xié)議結構，包括:動(dòng)作確認，返回數據和錯誤校驗等。

　　(3) Modbus RTU信息幀結構

    標準Modbus 網(wǎng)絡(luò )可配置為ASCII或RTU(遠程終端單元)中的任意一種通訊模式。本系統采用RTU模式，RTU信息幀結構標準
　　RTU通訊模式的信息中包括一個(gè)循環(huán)冗余校驗(CRC)生成的錯誤校驗域，CRC域包括一個(gè)16位的二進(jìn)制數據，占兩個(gè)字節，CRC值由發(fā)送設備首先計算，附在傳送信息中。接收設備在接收時(shí)將重新計算CRC，并且把計算值與接收的CRC實(shí)際值做比較。如果兩個(gè)值不相等，就說(shuō)明有錯誤發(fā)生。

　　4、ABB卷曲應用宏

　　(1) ABB卷曲應用宏

    ABB ACS600變頻器卷曲應用軟件專(zhuān)用于帶材控制中最復雜應用的中心卷曲/開(kāi)卷機應用。中心卷曲/開(kāi)卷機的旋轉力是加在卷曲或開(kāi)卷機的卷筒軸上，當卷筒直徑變化時(shí)，為了使材料的表面張力保持不變，必須保證轉速的變化與卷徑成反比且轉矩的變化與卷徑成正比。

　　中心卷曲/開(kāi)卷軟件是一種非常經(jīng)濟實(shí)用的實(shí)現精確帶材張力控制方法，應用宏有卷曲張力宏，卷曲調節輥宏，開(kāi)卷張力宏，開(kāi)卷調節輥宏，在各應用宏中包含卷徑計算、轉動(dòng)慣量補償、硬度控制等功能。

　　(2) 控制原理

　　系統實(shí)時(shí)檢測馬達實(shí)際轉速，計算當前卷徑，并積分保持。根據內部計算出的卷徑值對主速給定值進(jìn)行調節，隨著(zhù)運行時(shí)間的增加，卷繞旋轉速度降低。張力調節部分:系統將檢測到的張力值送往控制系統，系統根據張力反饋值與張力設定值的差值，自動(dòng)調節織軸的轉速，以保持紗線(xiàn)實(shí)際張力值保持不變。

　　(3) 速度給定

　　在宏應用軟件中轉速給定的計算來(lái)自于帶材速度。

　　其中:Dcore=卷芯直徑

    Dact=實(shí)際卷徑

    Lact=線(xiàn)速度

    Z=減速比

　　π=3.1416

　　(4) 卷徑計算器

　　卷徑是由實(shí)際帶材速度和電機轉速計算得出的，帶有參數的積分器限制卷徑的突變。

　　其中:Lact=實(shí)際材料速度

    Nact=實(shí)際電機轉速

    π=3.1416

    Z=減速比

　　5、結束語(yǔ)

　　本文詳細闡述了由ABB變頻器、人機界面(HMI)、及S7-200 PLC組成的染漿聯(lián)合機自動(dòng)控制系統。系統采用現場(chǎng)總線(xiàn)、卷曲應用宏、觸控技術(shù)等先進(jìn)的控制技術(shù)，具有精確的控制性能，良好的動(dòng)態(tài)特性，能夠實(shí)現工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )化、信息化。該系統現已成功通過(guò)調試交付使用，運行情況良好。本系統不僅適合染漿聯(lián)合機，亦可用于其它印染、紡織機械，具有極好的市場(chǎng)推廣應用前景。