分段式精密卷绕控制系统在高速卷绕机上的应用

图1
系 统原 理图
2.3
基本卷绕控制原理 冷却后的 丝束 ， 经过上油 � 预网络 ( 根据工艺 要求可能不 配置 ) � 导盘 ( 或牵 伸辊等
装置 ) � 网 络， 然后到达卷绕机 � 在卷绕机 的卡头 生头挂 丝成功 后， 其 后的整个 纺丝过 程将全部自动 化 � 卷绕机各个机械部件的动作， 通过 PL C 的 逻辑控制 来完成， 包括位 置传感器的输 入信号采集 ， 控制电磁阀的输出信号发送 � 卷绕机各个电机 的速度检测 和速度控制 ， 通过 V T 634 精密卷绕控制器内置的相应控制功能模块 来完成 � 纺丝时 ， 随着卷装直径的增加 ， 为 了保证 恒线速 � 恒张力 卷绕 ， 必须根 据摩 擦辊的 转速来实时调 节卡头电机的转速 � 另外， 为 了保持 丝层表 面接触 压力的 稳定， 转盘由 伺服电机拖动 连续微动， 其转动的角度可根据纺丝品种的不同， 由相应公式计算出来 �
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精密卷绕控制系统的构成
精密卷绕 系统能够提供比原有常规纺丝方式更高的成品质量， 更高的 控制调节能
力， 以及更广的 纺丝品种适 应范 围 � 明 电舍 的 V T634 内 置纺 丝控 制器 包含 一套 精密 的卷绕算法程 序， 搭配一台完成机 械动作 等逻辑 控制的 小型 PL C ， 构成了 分段 式精密
［ 中 图分类号 ］ T Q 34 0 .5 ［ 文献 标识码 ］ A ［文章编号 ］ 10 0 3 -130 8 ( 2 0 0 9) 0 4-0 0 0 8 08
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引
言
化纤是我 国纺织工业的主要原料之一， 自 20 0 9 年以来， 聚酯切片 � 涤 纶短纤维 � 涤 纶长丝 � 粘胶纤 维 � 氨纶等主要产品的价格震荡走高， 使一度低迷的化纤生 产呈现快速 增长态势 � 但 是， 部分化纤企业存在设备老化严重 � 技术相对落后等问题， 尤其是长丝 设备中自动切 换的高速卷绕机部 分 ， 影响 了产品优 良等级 的提高 ， 降低了 企业 的竞争 力 � 因此 ， 如 何降低单位投资成本 � 能 耗和物 耗水平 ， 如何选 择全自 动高 速卷 绕机 ， 就 成为了企业发 展中要重点解决的难题 � 目前 ， 进口的全自动高速卷绕机存在 高昂的价 格和维修成本 ， 较长的供货周期和 不及时 的售后服 务等不 足因素 ， 也就使 得国 产化纤 纺丝设备有了 更大的竞争优势 � ) 自 1997 年以来 ， 北京中丽制机工程技术 有限公司 ( 以下 简称为"北京中丽 制机 " 开始了对全自 动高速卷绕机的研 究工作 � 经过 10 多 年的努 力 ， 从 低速卷 绕机 到高速 卷绕机 ， 从半自 动卷绕机到全自动卷绕机 ， 从普通卷绕方式到精密卷绕方式 ， 开发出了 多种规格的系 列产品 � 近期 ， 北京中 丽制机 与日本 明电舍 公司合 作 ， 开发 出了 采用明 电舍 V T634 精密卷绕控制器的分段式精密卷绕控制系统 �
［ 20 0 90 90 1; ［修订 日期 ］ 20 0 912 05 收 稿日 期 ］
� 纺 织科 学研 究 �
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卷绕控制系统 的主要部分 � 2.1 系统结构 ( 1) 4 合 1 变频 驱动控制器 : 同时驱动 2 台卡头电机， 1 台摩 擦辊电机， 1 台横动电 机� ( 2 ) 嵌入式卷绕控制器 : 内置 卡头 电机速 度控 制系 统 � 摩 擦辊 电机 和横 动电 机速 度控制系统 � ( 3 ) 速度检测模块 : 在线实时监测卡头 � 摩擦辊和横动的实际速度 � ( 4) P o fi - B U S 通 讯控制器与 R48 5 通讯端口 : 实现与 PL C 的实时数据通 讯 � ( 5 ) 西门子 S7 - 20 0 cn 可编程控制器 : 完成卷绕机的相关机械动作控制 ， 以及同上 位机进行实时 数据通讯 � ( 6 ) 上位机 : 实现对生产参数 � 工艺参数等相关参数的实时监控和设定 � ( 7 ) 手持参数设置面板 : 对工艺参数 � 变频驱动 � 设备电机参数等进 行设定 � 2.2 系统原理图 精密卷绕 控制系统的原理图 ， 如图 1 所示 �
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20 0 9 年Βιβλιοθήκη 4 期2.3.1一次生头方式
全自动高 速卷绕机一般有两种 升头方 式 � 当 纺丝速 度在 40 0 0 m /m in 以下 时 ， 可 以采用直接升 头方式， 其速度控制时序如图 2 所示 �
图2
一次 生头 时序 图
参见图 2 ， 当卡头 B H 1 升速到 卷绕速度 后 ， 叠加一 个超喂 OF1 ( 超喂 OF 为纺丝速 度的一个百分比值 ) ， 开始生头挂丝 � 当 丝束被 甩入筒 管的尾 丝槽后 ， 开始卷 绕计时 ， 其速度下降恢 复到正常卷绕速度 � 当卷绕时 间快到时 ， 卡头 B H 2 启动 � 并加速 到卷绕 速度 ， 再叠加一 个超喂 OF1 ， 同时卡头 B H 1 也在卷绕 速度的基础 上叠加一 个超喂 OF2 � 当二者的速度 稳定时， 两 卡头进 行换 筒切 换 � 在切 换期 间， 摩擦 辊 C R 保持 纺丝 设定 速度并抬起 ， 直到切换 过程完成后下降 ， 再次与卡头接触 � 切换到 上面的卡 头 B H 2 ， 在 移丝板的帮助 下， 把丝束推入 筒管 的尾 丝槽内， 并 剪断 卡头 B H 1 上连 接的 丝束， 然后 卡头 B H 2 恢复到纺丝速度 ， 进入到下一个卷绕周期 ， 卡头 B H 1 则按设定斜率停车 � 2.3.2 二次生头方式 当纺丝速 度在 40 0 0 m /m in 以上时， 一般采 用低速 生头 � 高速卷 绕的 方式， 以保证 在较低的吸枪 压力下生头的成功率 � 在生头 前 ， 一般 将 B H 1 升速到生 头速度 ， 挂丝后 再按程序与牵 伸系统一并升速到正常卷绕速度 � 在 B H 1 升速的同时， B H 2 启动并加速 B H 1 与 B H 2 的速度 达到一致并稳定后 ， 到正常的卷绕 速度 ， 启动自动切换程序 ， 由 B H1 转换到 B H 2 正常卷绕 � 为了实现上述目的， 生头之前， V T634 控制 器先将 B H 1 升速到 正常的卷绕速 度并叠加一个超喂 ， 再降速到生头速度进行生头挂丝 ; 挂丝 完成后 ， 再加 速到设定的卷 绕速度， 其速度控制时序如图 3 所示 � V T634 控制器开 始自动 参见图 3 ， 当 B H 1 升速到卷绕速度后 ， 叠 加一个 超喂 OF1 ， 计算并优化电 机参数 ， 摩擦辊 抬起 ， 并保 持设 定速 度 ， 然 后 B H 1 速 度下 降到 低速 生头 速度， 准备生头 挂丝 � 当丝束被甩入 筒管的 尾丝槽 并完成 整个挂 丝程序 后， 其 速度上 升恢复到正常 卷绕速度并增加超 喂 OF1 ， 同时卡头 B H 2 启 动并加 速到卷 绕速 度 ， 也叠 加一个超喂 OF1 � 当二者的速 度稳 定时， 两卡 头进行 换筒 切换 � 切 换过 程完成 后， 摩 擦辊 C R 保持设定速度下降与卡头接触 � 切换到上面的卡头 B H 2 在移丝 板的帮助下 ， 把丝束推入到 筒管的尾丝槽内， 剪断卡头 B H 1 上连接 的丝束， 然后 B H 2 恢 复到正常卷
8 �� � � � � � 科研 报告 � � � �� ��
20 0 9 年第 4 期
分 段 式 精 密 卷 绕 控 制 系 统 在 高 速 卷 绕 机 上 的 应 用
时 磊
( 北京中丽制机工程技术有限公司 ， 北京 10 1111)
［ 摘 要 ］ 介绍 了一 种分 段 式精 密 卷 绕 控 制系 统 � 该 系统 采 用 日 本 明 电舍 公 司 生 产 的 634 精密 卷绕 控制 器， 内 置变 频 驱 动控 制 器 和精 密 卷 绕 纺丝 控 制 器， 摩擦 辊 采 用 主 动 控制 方式 ， 配合 西门 子 7 -200 可 编 程 控 制器 ， 完 成 全 自动 高 速 卷绕 机 的 电 机速 度 控 制 和 机械 动作 逻辑控 制 � 经过 现场 实际 运行 ， 证 明整套 系统 具有 系统 响应 速度 快 ， 速度控 制 精 度高 ， 丝束 张力 稳定 ， 防叠 丝效 果好 等特 点 � ［ 关 键词 ］ 高 速卷 绕机 ; V T63 4 控制 器 ; 分段 式精密 卷绕 ; 主 动摩 擦辊 ; 防叠 丝