大容量短纤维前纺装备解决方案(3)

3.2卷绕机控制系统

卷绕机现场分为4段卷绕面板（与4个纺丝箱对应），对几十个现场信号通过总线控制方式，在现场就近接入控制箱，并通过现场DP总线控制卷绕机的6个牵引辊、导入棍、喂入轮、上油泵传动变频器。卷绕机控制系统配置结构如图10所示。

图10 卷绕机控制系统配置结构

卷绕机部分的控制难点在于牵引、喂入高低速切换的无扰动。

切丝、吸丝电磁阀及时、准确的动作虽能减少绕辊产生的经济损失，但尽量避免绕辊的发生才能最根本的减少损失。而在牵引喂入机进行高低速切换时速度产生波动极易产生绕辊，故用牵引喂入实现高低速无扰动切换来避免绕辊产生是非常重要的。

牵引喂入机由6牵引辊、1导入辊、1喂入轮组成，其中牵引辊与导入辊的电机是同步电机，喂入轮电机是异步电机（主要出于成本考虑）。高低速的差值较大导致了升速过程中各辊之间的增速不一致，所以在变速的过程中导致了丝束张力的改变从而极易导致绕辊的发生。为此我们采用了速度逐步递增的方式，减小各辊之间的增速差距，保持丝束的张力以避免绕辊故障的发生。由于采用了PROFIBUSDP的总线控制方式，所有电机的实际转速都可以随机读取，电机转速也可由通讯方式设定，因此通过s7-300的控制程序实现牵引辊、导入辊、喂入轮的同步升速、减少绕辊的发生成为可能。其控制程序流程图如图11所示。（其中：ng:牵引喂入高速设定值；nd:牵引喂入低速设定值；nc:牵引喂入高低速差值；i:速度逐步上升所设定的次数；nM:速度逐步上升每次增加的幅值；ndq:速度的当前值；nX:速度的最新值。）

该程序应用后大大减少了卷绕机断丝、绕辊的故障率，满足了各种不同的纺丝工艺要求，取得预期效果。

盛丝桶往复装置的电气控制系统由S7-300+CUMC+M420+TP177B组成，其系统配置结构图如图12所示。

图12 盛丝桶往复装置系统配置图

由于丝桶往复装置是整个短纤维前纺设备中最关键的部件，同时也是控制难度较大的设备。它的成败在一定程度上甚至影响到了整线的成败。在大容量的盛丝桶往复装置中有两大技术难点需要攻克：一是采用伺服驱动取代原有的丝桶纵向、横向油压系统的往复运动；二是盛丝桶丝束精确定长的控制。

(1)伺服驱动盛丝桶的纵向及横向往复运动设计。盛丝桶的纵向、横向往复运动现采用Siemens的MASTERDRIVEMC（CUVC）运动控制器和1FT6系列伺服电机的配置取代了原有的油压系统往复机构（油压系统价格高、占地面积大）。新的伺服驱动系统显著提高了系统的紧凑性、集成度和动态响应速度，实现了机动、灵活和高效的驱动控制，利用CUMC提供的点到点的位置功能(MDI功能)，完成了纵向、横向往复运动的工艺要求，又利用其精准的寻零功能(Homing功能)，有效地消除了由于机械运动所引起的累积误差,避免了系统误动作，实现了往复运动的精确控制。SIMOVERTMA STERDRIVEMC(CUVC)装置中加装的CBP2通讯板能将伺服驱动连接到Profibus-DP总线上，这样所有驱动参数和运动控制均可通过PROFIBUS DP总线通讯完成，大大提高了数据传输的速度与准确性，同时也极大方便了用户对设备的操作与维护。

此外，该控制系统的主控制器采用了S7 313C-2DP,该CPU功能强大（DP从站数量最大为124个，浮点数运算最小0.72μS），结构紧凑，极大提高了系统的性价比。系统使用的5.7吋TP 177B型触摸屏，提供了手/自动切换、工艺参数的设定和选取、故障报警、诊断和记录等画面，方便了用户对该设备的使用和日常维护。盛丝筒往复装置的人机界面主画面如图13所示。

图13 盛丝桶往复装置人机界面主画面

(2)盛丝桶丝束定长的精确控制。盛丝桶往复装置的丝束定长控制的精确性是该系统中最重要与最难控制的，丝束定长控制的精确与否直接决定了盛丝桶往复控制的成败。这是因为盛丝桶内的丝束将被送到下道工序作进一步的牵伸加工。根据工艺要求将会有最多32桶丝一起进行牵伸加工，而在加工时只要有一桶丝束被用完，那么其他桶内所剩下丝束就无法满足工艺要求所许可的最小偏差进行牵伸加工。于是其他桶内的原丝就都成了废丝。也即丝束长度偏差越大，造成的废丝就越多。这样一来将对原材料资源形成极大的浪费，更会使用户蒙受莫名的经济损失。