1 染漿聯(lián)合機工藝流程簡介
鄭州紡織機械廠技術中心與深圳市庫馬克新技術有限公司聯(lián)合開發(fā)的《zlga901型染漿聯(lián)合機》是集染色與過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，填補了國產大型染漿聯(lián)合機的生產空白。
漿紗機工藝示意圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由拖引、卷繞、染色三部分組成，其中卷繞和拖引為系統(tǒng)機頭部分，拖引為主傳動單元，卷繞為從傳動單元，兩個傳動單元需要保持線速度一致的同步運行。在這兩個傳動單元之間有一張力輥，以檢測兩單元之間紗線的張力。染色部分由15個染色輥組成，所有染色輥均同步運行(起動、停止、升速、降速)。
圖1 漿紗機工藝示意圖
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;
● 壓漿輥壓力線性可調
2 控制系統(tǒng)配置
(1) 卷繞采用變頻專用電機驅動
功率:22kw 極數:6 轉速:980 rpm
最小卷徑:φ100mm 最大卷徑:1000mm
(2) 拖引采用變頻專用電機驅動
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，用一臺三相交流異步電機驅動
功率:30kw 極數:4 轉速:1460 rpm
染色輥輥徑:φ264mm
(4) 馬達驅動器件
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/開卷機的卷曲傳動應用宏軟件;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態(tài)響應。
(5) 控制器
選用德國西門子s7-200 系列plc產品作為系統(tǒng)控制器件，以完成系統(tǒng)邏輯、通訊控制。s7-200在自動化系統(tǒng)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單控制到更復雜的自動化控制，應用領域極為廣泛，其優(yōu)良的性能已得到世人的公認。
(6) 人機界面(hmi)
隨著計算機技術、lcd顯示技術和觸控技術的發(fā)展，人機界面(hmi)在自動化領域的應用亦更廣泛。本系統(tǒng)人機界面(hmi)采用100 mhz risc cpu，6″ stn彩色顯示，畫面切換流暢、圖像清晰明亮，性能穩(wěn)定可靠，具有良好的性價比。
3 控制原理
(1) 控制原理
漿紗機控制原理如圖2所示，系統(tǒng)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現場總線相連，構成現場總線通訊控制網絡。abb 變頻器均內含標準modbus現場總線通訊接口，故該網絡的組建無需特殊網絡單元，簡單、經濟、快速，支持8mbit/s的通訊速率。
圖2 漿紗機控制原理
變頻器的頻率給定、起/停控制、參數修改、狀態(tài)查詢、故障查詢等均可通過modbus現場總線實現;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modbus現場總線實現。故本系統(tǒng)簡化了控制線路，節(jié)約了安裝布線時間，方便了現場調試，更增加了系統(tǒng)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)議定義了主機查詢的格式，包括:從機的編址方法(或廣播)，要求動作的功能代碼，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:動作確認，返回數據和錯誤校驗等。
圖3 主機-從機 與 查詢-響應
(3) modbus rtu信息幀結構
標準modbus 網絡可配置為ascii 或rtu(遠程終端單元)中的任意一種通訊模式。本系統(tǒng)采用rtu模式，rtu信息幀結構標準結構如表1:
表1 rtu信息幀結構標準結構
rtu通訊模式的信息中包括一個循環(huán)冗余校驗(crc)生成的錯誤校驗域，crc域包括一個16位的二進制數據，占兩個字節(jié)，crc值由發(fā)送設備首先計算，附在傳送信息中。接收設備在接收時將重新計算crc，并且把計算值與接收的crc實際值做比較。如果兩個值不相等，就說明有錯誤發(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用于帶材控制中最復雜應用的中心卷曲/開卷機應用。中心卷曲/開卷機的旋轉力是加在卷曲或開卷機的卷筒軸上，當卷筒直徑變化時，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/開卷軟件是一種非常經濟實用的實現精確帶材張力控制方法，應用宏有卷曲張力宏，卷曲調節(jié)輥宏，開卷張力宏，開卷調節(jié)輥宏，在各應用宏中包含卷徑計算、轉動慣量補償、硬度控制等功能。
(2) 控制原理
本系統(tǒng)采用卷曲張力宏，速度閉環(huán)調節(jié)，控制原理圖如圖4所示。
系統(tǒng)實時檢測馬達實際轉速，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行調節(jié)，隨著運行時間的增加，卷繞旋轉速度降低。張力調節(jié)部分:系統(tǒng)將檢測到的張力值送往控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據張力反饋值與張力設定值的差值，自動調節(jié)織軸的轉速，以保持紗線實際張力值保持不變。
圖4 控制原理圖
(3) 速度給定
在宏應用軟件中轉速給定的計算來自于帶材速度。
其中:dcore=卷芯直徑
dact=實際卷徑
lact=線速度
z=減速比
π=3.1416
(4) 卷徑計算器
卷徑是由實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=實際材料速度
nact=實際電機轉速
π=3.1416
z=減速比
5 結束語
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)合機自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用現場總線、卷曲應用宏、觸控技術等先進的控制技術，具有精確的控制性能，良好的動態(tài)特性，能夠實現工廠網絡化、信息化。該系統(tǒng)現已成功通過調試交付使用，運行情況良好。本系統(tǒng)不僅適合染漿聯(lián)合機，亦可用于其它印染、紡織機械，具有極好的市場推廣應用前景。
參考文獻
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[3] 張 浩. 工業(yè)計算機網絡與多媒體技術[m]. 北京:機械工業(yè)出版社,1998.