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并捻聯合機的捻度閉環控制系統
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并捻聯合機的捻度閉環控制系統

 
 

發布時間: 2006/10/3           文章出處:  

 
 
并捻聯合機在紡織行業中得到廣泛應用。目前國內聯合機普遍采用微機控制,雖然自動化程度較但由于現場工作環境惡劣,微機控制仍需繼電器和行程開關,系統仍具有接線復雜,性能不穩定,維護困難等不利因素”。針對以往的不足,從提高控制系統的控制性能出發,設計出并捻聯合工藝基于PLC和變頻器的恒定捻度閉環控制系統。該系統運行穩定,操作維修簡單,性價比高。
1 聯合工藝系統的運動分析
原并紗和捻線工序中紗線都要經過張力機構、導絲機構和卷繞機構,如圖1所示。紗線自管紗筒上退繞下來,經導紗器2、張力器3和清紗器4,再經過玻璃桿5,在并紗羅拉6處紗線合二為一,由牽引羅拉7拉動并紗線然后經導絲鉤8和鋼領10上的鋼絲圈9而繞上紗錠11,錠子的回轉由電機經錠帶傳動鋼領由往復機構帶動。
并紗張力不均勻會導致紗線捻度不均勻,在織造過程中易產生經柳、懈絲(松緊絲)和檔子。因此保證捻度均勻是保證紗線質量的關鍵,也是該控制系統的根本目標。



1一管紗筒子 2一導絲器 3一張力器 4一清紗器
5—玻璃桿 6—并紗羅拉 7—牽引羅拉
8—導絲鉤 9—鋼絲圈 10—綱領 11—紗錠
2 控制系統的配置及運行
并捻聯合機恒定捻度控制系統的硬件結構如圖,2所示,PLC是系統的核心,采用三菱公司FXIS2430MR,它通過RS-485通信方式控制3臺變頻器,每臺變頻器控制1臺電機,分別對應牽引羅拉的轉動、導絲橫動和錠帶傳動,變頻器根據電機型號選用VFD—M系列。和捻度相關的只有羅拉轉速和錠帶傳動轉速,因此只需檢測反饋這2個速度值。牽引羅拉轉速和錠帶傳動速度采用相同的反饋環節,數字光電轉速傳感器將信號回傳到PLC實現閉環控制。另外,導絲變頻器帶動與交流電機1相聯的滾珠絲桿,由安裝在滾珠絲桿上的編碼器將編碼信號回傳到PLC實現閉環控制。所需參數可通過控制面板進行設置和調整。


圖2 絡并捻聯合工序的控制系統
系統工作過程如下:啟動PLC巡回掃描初輸入狀態,驅動3臺變頻器工作,系統運轉。數字光電轉速傳感器不斷把牽引羅拉和錠帶的速度信息傳送到PLC輸入端,編碼器也不斷地把導絲桿位置信息傳送到PLC輸入端,PLC不斷掃描輸入端子,吸收反饋的速度及位置信息,再進行內部的PID運算,然后調整輸出,通過變頻器調整電機轉速。如此周而復始,保持羅拉轉速與錠帶轉速的恒定,從而保證了紗線捻度的恒定。
3 控制系統的PID參數整定及軟件設計
為保證此控制系統運行平穩,超調量小而準確,使用數字PID控制器,采用增量式PID控制算法。其實質是根據輸入的偏差值,按比例、積分、微分的函數關系進行計算,其運算結果的增量用以控制輸出。圖3給出了數字PID控制器的結構框圖。由比例系數kp直接決定控制作用的強弱,適當調節Kp可以減少系統的穩態誤差,提高系統的響應速度在比例調節的基礎上,加上積分控制可以消除系統的穩態誤差,只要偏差存在,積分所產生的控制量就用來消除穩態誤差;而微分控制產生超前校正作用,用以減少超調,克服振蕩,使系統趨于穩定,改善系統的動態性能。



圖3 數字PID控制器結構框圖
整個PLC程序包括主程序、初始化程序和中斷周用程序3部分。主程序完成對2個中斷子程序的周用,從而實現對2個速度的調控;初始化程序包括通過對相關數據單元的設置完成與變頻器的RS—485通信、對功能設置變量的初始化、定義參數值、溢出值和對參考值進行設定;中斷程序是整個控制系統的核心部分,進行平均值及其差值的計算,具體實現PID控制器的整個控制過程,并對輸出值限定,通過變頻器保證所控制速度平穩準確。中斷程序如圖4所示。

4 總 結
該系統采用的是PLC控制。它作為DCS(集散控制系統)中的最底層網絡,增加和上層網絡的通訊程序就可以直接使用。該系統的關鍵技術已應用于浙江寧波星源紡機廠和四川宜賓三江機械廠的制線機中。
 
 
 
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