引言細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序，是將粗紗進(jìn)一步牽伸30～50倍并加捻，紡成具有一定特?cái)?shù)、符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)紗，供捻線、機(jī)織或針織使用。紡織廠生產(chǎn)規(guī)模的大小是以細(xì)紗機(jī)總錠數(shù)表示的；細(xì)紗產(chǎn)量是決定各工序數(shù)量的依據(jù)；細(xì)紗的質(zhì)量水平、原料物料耗電量等指標(biāo)、勞動(dòng)生產(chǎn)率等是技術(shù)和管理水平的體現(xiàn)，因此，細(xì)紗工序在紡織廠中占有重要的地位。傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的牽伸原理與粗紗機(jī)基本相同，而卷繞和加捻則是由鋼領(lǐng)和鋼絲圈來(lái)完成的，所以稱為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和傳統(tǒng)粗紗機(jī)一樣由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，通過(guò)齒輪箱變換各機(jī)構(gòu)需要的速度。在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)各組成部分中，牽伸系統(tǒng)是反映細(xì)紗機(jī)性能和影響紗線質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，而新型的緊密紡紗技術(shù)通過(guò)對(duì)牽伸部分進(jìn)行創(chuàng)造性改造，將牽伸區(qū)和集合區(qū)分離，在環(huán)錠紡羅拉牽伸與加捻之間疊加對(duì)纖維須條的氣動(dòng)凝聚或集聚技術(shù)，增加了須條的緊密度，毛羽減少約20％，強(qiáng)力則提高約10％，同時(shí)，條干均勻度、機(jī)器效率等也有不同程度的提高，不僅可以降低加工成本，同時(shí)可以減少后加工工序。緊密紡的另一優(yōu)點(diǎn)是與原細(xì)紗機(jī)完全一致，只多出一對(duì)集聚羅拉，在原環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上也可進(jìn)行改裝，具有廣闊的市場(chǎng)前景。緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)較環(huán)錠細(xì)紗機(jī)復(fù)雜許多，首先是前后羅拉的嚴(yán)格同步，實(shí)現(xiàn)牽伸倍數(shù)和捻度的精密控制，保證高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量；其次是通過(guò)取消鋼領(lǐng)和鋼絲圈的傳動(dòng)齒輪，采用先進(jìn)的伺服控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)卷裝的電子成形技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化、生產(chǎn)速度的提高、以及紗線支數(shù)和管紗成形的自動(dòng)調(diào)整。控制系統(tǒng)方案在緊密紡細(xì)紗機(jī)的控制系統(tǒng)，我們采用了三套施耐德電氣公司的TwinLine系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)刷伺服電機(jī)，分別控制前、后羅拉以及鋼領(lǐng)板；采用兩臺(tái)ATV31系列變頻器，分別控制主傳動(dòng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)；整個(gè)系統(tǒng)采用MicroPLC控制，同時(shí)采用XBT-G5.7”黑白觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)操作和監(jiān)控。控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介TwinLine系列是施耐德電氣公司推出的寬范圍的伺服驅(qū)動(dòng)器和無(wú)刷伺服電機(jī)產(chǎn)品，集成了先進(jìn)和優(yōu)化的無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)，并具備IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程功能和各種開放的接口，通過(guò)脈沖/方向、I/O或現(xiàn)場(chǎng)總線等方式控制，電機(jī)功率范圍為0.3～13.8Nm，速度范圍為4500～12000rpm，可以靈活滿足各種實(shí)時(shí)應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、智能化的應(yīng)用解決方案。MicroPLC具有中型PLC的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，通過(guò)準(zhǔn)確的運(yùn)算和高精度的模擬量輸出，可以實(shí)現(xiàn)緊密紡細(xì)紗機(jī)所要求的前、后羅拉精密同步、以及鋼領(lǐng)板電子成形；MicroPLC的內(nèi)存擴(kuò)展功能也為緊密紡細(xì)紗機(jī)控制所需的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)提供了有力的保障。ATV31系列變頻器是最新推出的、ATV28系列變頻器的升級(jí)產(chǎn)品，功率范圍從0.18～15kW，有6個(gè)邏輯輸入口、3個(gè)模擬輸入口、1個(gè)邏輯/模擬輸出口和2個(gè)繼電器輸出口。ATV31系列變頻器具有可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用等特點(diǎn)，內(nèi)置A級(jí)EMC濾波器，集成了Modbus和CANopen兩種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，提供電機(jī)和變頻器保護(hù)、加/減速斜波、16段預(yù)置速度、雙極(±10V)信號(hào)給定、PI調(diào)節(jié)器、制動(dòng)順序、以及橫動(dòng)控制(TraverseFunction)等眾多功能，可以很好地滿足各種機(jī)械的應(yīng)用要求。細(xì)紗的電子成形控制細(xì)紗的管紗如右圖所示，分管頂、管身和管底三個(gè)部分，卷繞形式采用圓錐形交叉卷繞形式(又稱短動(dòng)程升降卷繞)，同一層紗各處的卷繞直徑不同，以實(shí)現(xiàn)退繞時(shí)紗可從管頂抽出而管體不轉(zhuǎn)動(dòng)，適應(yīng)高速退繞的目的。卷繞成形運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)組合而成：圓周運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)通過(guò)錠帶拖動(dòng)筒管恒速轉(zhuǎn)動(dòng)軸向移動(dòng)：鋼領(lǐng)板短動(dòng)程升降運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)紗在卷繞面上均勻分布其中：卷繞轉(zhuǎn)速(nW)=錠子轉(zhuǎn)速-鋼絲圈轉(zhuǎn)速v/(pdx)(v：前羅拉線速度，dx：筒管的卷繞直徑)鋼領(lǐng)板升降速度(vR)＝=D*nW(D：卷繞節(jié)距)因此，在細(xì)紗的電子成形控制中，采用伺服系統(tǒng)控制鋼領(lǐng)板短動(dòng)程升降運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前羅拉的出線速度和紗線的粗細(xì)度設(shè)定卷繞節(jié)距和成形高度，計(jì)算出紗線在管身和管底卷繞所須的鋼領(lǐng)板升降速度；通過(guò)編碼器檢測(cè)鋼領(lǐng)板的位置，由PLC輸出相應(yīng)的速度信號(hào)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)紗的電子成形。電子成形控制的另一個(gè)解決方案是采用TwinLineCoDeSys編程語(yǔ)言，根據(jù)細(xì)紗卷繞成形參數(shù)，在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)通過(guò)電子凸輪功能塊編寫電子成形程序直接輸出鋼領(lǐng)板短動(dòng)程升降速度，從而避免PLC運(yùn)算并輸出模擬量信號(hào)控制伺服器方案所帶來(lái)的實(shí)時(shí)速度跟隨滯后的問(wèn)題；在這個(gè)方案中，PLC和TwinLine伺服驅(qū)動(dòng)器之間可以采用經(jīng)濟(jì)的Modbus總線連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求不高的細(xì)紗卷繞成形參數(shù)傳輸。