圖2　四電機粗紗機傳動方案原理圖

    在四電機傳動粗紗機的控製係統中，采用Unity Premium PLC(TSX P57 0244M)作為控製器, 進行粗紗機工藝數學模型的計算和速度閉環和張力閉環控製。四台施耐德電氣公司的高性能、高精度ATV71變頻器分別控製羅拉電機、錠翼電機
、筒管電機及龍筋電機

，以實現粗紗機的牽伸、加撚

、卷繞成形等工藝要求。同時配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT G5230)進行操作和係統監控。整個係統通過Unity Premium PLC和ATV71組成通訊速率高達1M的CANopen現場總線。

Premium+ATV71+XBTG方案硬件配置

	Premium PLC部分
型號	說明	數量
TSXP570244M	Unity Premium 570x4 CPU，帶CAN Master通信擴展卡	1
TSXPSY2600M	電源，110/220 VAC 26W	1
TSXRKY8 Premium	機架，8 槽	1
TSXDEY16D2	開關量輸入 ，16 點，24 VDC ，移動端子塊	2
TSXDSY16R5	開關量輸出，16 點，3A 24 VDC, 24-240 VAC 繼電器 ，移動端子塊	2
	ATV71變頻器部分
型號	說明	數量
ATV71HU15N4Z	3P 380VAC, 1.5KW,簡易麵板,內置EMC濾波器	1
ATV71HU30N4Z	3P 380VAC, 3KW,簡易麵板,內置EMC濾波器	1
ATV71HU55N4Z	3P 380VAC, 5.5KW,簡易麵板,內置EMC濾波器	1
ATV71HD11N4Z	3P 380VAC, 11KW,簡易麵板,內置EMC濾波器	1
VW3A3401	編碼器接口卡 5V RS 422	4
VW3A110	遠程圖形顯示終端	1
VW3CANTAP2	CANopen 適配器	2
	XBTG人機界麵部分
型號	說明	數量
XBTG5230	10.4英寸, 64色,STN, 8M內存, CPU主頻100M,以太網接口	1
XBTZ968	PLC連接電纜, Twido, Micro	1

控製特點

控製器：Premium PLC完成數學模型計算、邏輯控製、張力閉環及CANopen通訊，係統穩定可靠，編程簡單。
為保證粗紗質量，四台電機的調速和同步控製要求數據刷新速度至少為50ms，通過Unity Premium PLC和ATV71組成CANopen現場總線，應用Unity Premium PLC的高效的數據處理能力和處理速度，以及CANopen總線高速傳輸和周期性、同步數據交換功能
，可以很好地滿足四電機傳動粗紗機的實時調速及同步要求。

速度環：4台ATV71（采用編碼器反饋的矢量控製模式），由ATV71自身完成。
ATV71係列變頻器是施耐德電氣公司推出的基於現代控製理論矢量控製技術的具有高性能和強大功能的全係列變頻器
，功率範圍0.37～500KW，頻率範圍0～1000Hz(≤37KW)，0～500Hz (>37KW)；調速範圍1～100(開環)，1～1000(閉環)；調速精度為10%(開環)， 0.01%(閉環)；過力矩能力為170%60s或220%2s。具有開環/閉環切換、擺頻功能

、給定值存儲、PID調節以及各種保護等先進功能；集成EMC A級濾波器；無傳感器電機控製
；內置可編程控製卡。在四電機傳動粗紗機控製係統中，ATV71采用電流矢量閉環控製模式，可以實現零速度下滿力矩，滿足了粗紗機對低頻傳動的特定要求。

張力環：通過CCD反饋，由Premium PLC完成。
通過CCD反饋檢測粗紗張力的變化，應用Premium PLC的PID函數功能，對四台變頻器之間的速度比進行實時修正
，能有效克服由於溫度、濕度及紗線品質不一致引起的張力波動，達到恒張力紡紗的目的。

高速通信：速率高達1M的CANopen總線。
CANopen總線是基於CAN BUS的高層協議，秉承了CAN總線的抗幹擾性強、高速、實時的優點，另外CANopen應用PDO、SDO
、NMT等通訊對象
，方便了總線的管理和應用。CANopen應用於四電機的粗紗機，可確保四電機之間速度的同步。


緊密紡細紗機控製係統方案

係統概述
    細紗工序是成紗的最後一道工序
，是將粗紗進一步牽伸30～50倍並加撚
，紡成具有一定特數、符合相關質量標準的細紗
，供撚線、機ji織zhi或huo針zhen織zhi使shi用yong。傳chuan統tong細xi紗sha機ji的de牽qian伸shen原yuan理li與yu粗cu紗sha機ji基ji本ben相xiang同tong

，而er卷juan繞rao和he加jia撚nian則ze是shi由you鋼gang領ling和he鋼gang絲si圈quan來lai完wan成cheng的de。環huan錠ding細xi紗sha機ji和he傳chuan統tong粗cu紗sha機ji一yi樣yang由you一yi台tai電dian機ji傳chuan動dong
，通tong過guo齒chi輪lun箱xiang變bian換huan各ge機ji構gou需xu要yao的de速su度du。在zai環huan錠ding細xi紗sha機ji各ge組zu成cheng部bu分fen中zhong，牽qian伸shen係xi統tong是shi反fan映ying細xi紗sha機ji性xing能neng和he影ying響xiang紗sha線xian質zhi量liang的de最zui關guan鍵jian因yin素su，而er新xin型xing的de緊jin密mi紡fang紗sha技ji術shu通tong過guo對dui牽qian伸shen部bu分fen進jin行xing創chuang造zao性xing改gai造zao
，將jiang牽qian伸shen區qu和he集ji合he區qu分fen離li
，在zai環huan錠ding紡fang羅luo拉la牽qian伸shen與yu加jia撚nian之zhi間jian疊die加jia對dui纖xian維wei須xu條tiao的de氣qi動dong凝ning聚ju或huo集ji聚ju技ji術shu，增zeng加jia了le須xu條tiao的de緊jin密mi度du，毛mao羽yu減jian少shao約yue20％，強力則提高約10％，同時

，條幹均勻度、機(ji)器(qi)效(xiao)率(lv)等(deng)也(ye)有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)提(ti)高(gao)，不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)加(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)，同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)後(hou)加(jia)工(gong)工(gong)序(xu)。緊(jin)密(mi)紡(fang)的(de)另(ling)一(yi)優(you)點(dian)是(shi)與(yu)原(yuan)細(xi)紗(sha)機(ji)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)，隻(zhi)多(duo)出(chu)一(yi)對(dui)集(ji)聚(ju)羅(luo)拉(la)，在(zai)原(yuan)環(huan)錠(ding)細(xi)紗(sha)機(ji)上(shang)也(ye)可(ke)進(jin)行(xing)改(gai)裝(zhuang)，具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing)。

    緊(jin)密(mi)紡(fang)細(xi)紗(sha)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)較(jiao)環(huan)錠(ding)細(xi)紗(sha)機(ji)複(fu)雜(za)許(xu)多(duo)
，首(shou)先(xian)是(shi)前(qian)後(hou)羅(luo)拉(la)的(de)嚴(yan)格(ge)同(tong)步(bu)，實(shi)現(xian)牽(qian)伸(shen)倍(bei)數(shu)和(he)撚(nian)度(du)的(de)精(jing)密(mi)控(kong)製(zhi)，保(bao)證(zheng)高(gao)支(zhi)數(shu)紗(sha)線(xian)的(de)成(cheng)紗(sha)質(zhi)量(liang)

；其次是通過取消鋼領板的傳動齒輪，采用先進的伺服控製技術實現卷裝的電子成形技術，從而實現了機械機構的簡化、生產速度的提高、以及紗線支數和管紗成形的自動調節。

方案原理圖

圖1　緊密紡細紗機傳動方案原理圖

    在緊密紡細紗機的控製係統
，采用了三套施耐德電氣公司的Twin Line係列伺服驅動係統和無刷伺服電機，分別控製前、後羅拉以及鋼領板；采用1台ATV71變頻器控製主傳動電機
，采用1台ATV31變頻器控製風機；整個係統采用Micro PLC控製
，Micro PLC與變頻器及伺服間采用高速CANopen總線進行通訊，同時采用XBT-G 5.7”黑白觸摸屏進行係統操作和監控。

Micro+ATV71+ATV31+TWLIN+XBTG方案硬件配置

	Micro PLC部分
型號	說明	數量
TSX3722101	TSX37-22本體，24V直流電源	1
TSXDMZ28DT	開關量混合，16 點輸入/12 點輸出，固態 ，螺絲端子塊	1
TSXDEZ12D2	開關量輸入 ，12 點，24 VDC ，螺絲端子塊，半高	3
TSXDSZ08R5	開關量輸出，8 點，繼電器，螺絲端子塊，半高	1
TSXMFP032P	Flash EPROM卡 ，32K	1
TSXCPP110	CANopen Card	1
	ATV變頻器部分
型號	說明	數量
ATV71HD55N4	3P 380VAC, 55KW,中文麵板,內置EMC濾波器,內置電抗器	1
ATV71HD15N4	3P 380VAC, 15KW,中文麵板,內置EMC濾波	1
ATV31HU75N4A	3P 380VAC, 7.5KW, 亞洲版	1
	伺服驅動部分
型號	說明	數量
TLC6382F322141	TLC6,CAN總線，RS422編碼器接入	1
TLC6382D312141	TLC6,CAN總線，RS422編碼器接入	1
SER3BD4L7SSOA48	SER伺服電機，帶8:1減速機	1
SER3BD4L5DSOA38	SER伺服電機，帶8:1減速機	1
	人機界麵HMI部分
型號	說明	數量
XBTG2110	5.7英寸, 藍屏, 4M內存, CPU主頻100M	1
XBTZ968	PLC連接電纜, Twido,Micro	1

控製特點

控製器：由Micro PLC實現整機的邏輯控製和參數計算
，實現整機的最優控製。
Micro係列PLC是施耐德電氣公司推出的具有強大處理能力和較大的存儲空間的中小型PLC(I/O點最多256點)。通過Micro PLC準確的運算和高精度的模擬量輸出

，控製Twin Line係列伺服係統，可以實現緊密紡細紗機所要求的前
、後羅拉精密同步
、以及鋼領板電子成形
；Micro PLC的內存擴展功能也為緊密紡細紗機控製所需的大容量數據存儲區提供了有力的保障。

人機界麵：由觸摸屏XBTG HMI實現紡紗參數的設定、顯示和故障監控。

錠子和羅拉的變頻調速（ATV71）
    錠子利用變頻器的多段速功能很好地滿足了細紗的工藝要求,前後羅拉通過ATV71進行嚴格速度同步，實現對粗紗的精密牽伸。其主要優勢在於能夠根據落紗大
、中、xiaoshadezhanglibianhua
，shixianzidongwujibiansu，youhuafangshatiaojian，yijinkenengdibaochifangshagejieduandezhangliwending，duijinyibujiangdiduantou，jianshaomaoyu，shixianyouzhigaochan，jiangdinenghaohejianqingzhichegonglaodongqiangdudoujiangqidaojijizuoyong。

    ATV71係列變頻器是施耐德電氣公司推出的基於現代控製理論矢量控製技術的具有高性能和強大功能的全係列變頻器。調速範圍1～100(開環)
，1～1000(閉環)；調速精度為10%(開環)， 0.01%(閉環)；過力矩能力為170%60s或220%2s。集成EMC A級濾波器
，集成了Modbus和CANopen兩種工業現場總線。
    風機的變頻調速（ATV31）: ATV31係列變頻器具有可靠性高、結構緊湊、便於使用等特點，內置A級EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業現場總線。

圖2　緊密紡細紗機錠子的多段速

細紗的成形：由伺服控製鋼領板升降。
    應用伺服控製器的電子凸輪功能， 預(yu)先(xian)下(xia)載(zai)兩(liang)條(tiao)曲(qu)線(xian)至(zhi)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)

，在(zai)機(ji)器(qi)啟(qi)動(dong)後(hou)，伺(si)服(fu)接(jie)受(shou)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)啟(qi)動(dong)凸(tu)輪(lun)曲(qu)線(xian)後(hou)兩(liang)條(tiao)曲(qu)線(xian)交(jiao)替(ti)切(qie)換(huan)工(gong)作(zuo)。用(yong)戶(hu)可(ke)從(cong)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)上(shang)輸(shu)入(ru)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)通(tong)訊(xun)傳(chuan)到(dao)伺(si)服(fu)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)可(ke)以(yi)修(xiu)正(zheng)曲(qu)線(xian)以(yi)適(shi)應(ying)不(bu)同(tong)的(de)產(chan)品(pin)需(xu)求(qiu)。關(guan)於(yu)停(ting)電(dian)後(hou)恢(hui)複(fu)生(sheng)產(chan)的(de)功(gong)能(neng)

，電(dian)子(zi)凸(tu)輪(lun)提(ti)供(gong)實(shi)時(shi)讀(du)取(qu)當(dang)前(qian)主(zhu)軸(zhou)位(wei)置(zhi)的(de)功(gong)能(neng)，TLC6的內存區內可以提供若幹斷電記憶的變量區間，我們利用這些功能將斷電前瞬間的位置記住
，在恢複電源之後重新進行生產過程。

圖3  鋼領板升降電子凸輪曲線

　
自動落紗:由位置型伺服實現細紗的高速、精準
、全自動落紗。
    應用伺服控製器的(位置型) 點到點精確定位，同時應用伺服控製器的內置編程功能實現停電時的位置記憶。

現場總線通訊：速率高達1M的CANopen總線。
    CANopen總線是基於CAN BUS的高層協議
，秉承了CAN總線的抗幹擾性強、高速
、實時的優點，另外CANopen應用PDO


、SDO、NMT等通訊對象，方便了總線的管理和應用。施耐德的ATV31、ATV71及伺服係統TWLIN均內置了CANopen，因此，將CANopen應用於多電機傳動的緊密紡細紗機，不僅可獲得高性能的總線通訊，而且非常經濟。