1.引言

轉(zhuǎn)杯紡紗是一種新型紡紗技術(shù)，是將并條加工的熟條開松成單纖維,，由氣流輸送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯(高達15萬轉(zhuǎn)/分)內(nèi)進行凝聚和加捻成紗，后紗線繞在紡紗器外的紗筒上,，制成圓柱形或圓錐形紗筒,。  與傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗相比，轉(zhuǎn)杯紡紗具有工序短(省略了粗紗與絡(luò)筒工序),、產(chǎn)量高(3～8倍)、大卷裝等特點,，同時使用原料范圍廣,，紗線質(zhì)量優(yōu)于環(huán)錠紗、紡紗成本也可降低,，總體趨勢是向著高速、大卷裝,、智能化,、高自動化和低捻(針織紗)等方面發(fā)展。目前,，我國的轉(zhuǎn)杯紡只占環(huán)錠紡的2%，較世界水平(歐洲為25%)還有較大的差距,；技術(shù)方面,，局限于粗支紗的加工，無法紡較細的紗支,，因此，轉(zhuǎn)杯紡在我國有較大的發(fā)展空間,。  轉(zhuǎn)杯紡紗機的控制系統(tǒng)主要包括三個方面的控制：首先是每個轉(zhuǎn)杯的控制,，需要實現(xiàn)斷紗檢測和半自動接頭功能,；其次,，為保證起動和停機時不斷紗，紡杯速度,、引紗電機與喂棉電機之間的動作必須協(xié)調(diào)同步,，同時要求較高的速度精度和動態(tài)響應(yīng)；第三,，需要實現(xiàn)主控制器與分控制器之間的總線連接和通訊，以及用于操作和監(jiān)控的人機界面,。  

2.控制系統(tǒng)方案

轉(zhuǎn)杯紡紗機的控制系統(tǒng)采用了施耐德電氣公司根據(jù)客戶要求量身定作的轉(zhuǎn)杯控制器,，實現(xiàn)每個紗錠的斷紗檢測和半自動接頭功能,，傳動系統(tǒng)采用帶閉環(huán)磁通反饋功能的ATV58F或ATV58變頻器(加VW3A58202編碼器反饋卡),，主控制器采用Twido PLC或Micro PLC,，通過通訊擴展口實現(xiàn)與控制器的Modbus總線通訊，通過模擬量輸出ATV58F或ATV58變頻器實現(xiàn)調(diào)速和同步控制,，同時配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏(XBT-G5230)或TSX08 HMI文本圖形顯示器進行操作和系統(tǒng)監(jiān)控,。  此外，通過將主軸喂紗電機使用Twin Line系列伺服系統(tǒng),，變換喂紗速度(速度在高速和低速間頻繁切換) ,，實現(xiàn)紗線粗細的有規(guī)則變化或無規(guī)則的變化，可以紡制出竹節(jié)紗等特種紗線,。

3.控制系統(tǒng)簡介
Twido PLC是施耐德電氣公司推出的結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活,、功能豐富的小型PLC系列產(chǎn)品,，有模塊化和一體化兩種CPU本體、以及多種離散量,、模擬量I/O模塊供用戶選擇配置,，多可擴展7個I/O模塊,，大I/O點數(shù)可達264點；同時具有4路高速計數(shù),、2路脈沖輸出和2路RS485通訊口,；程序容量可達3000步(通過存儲器擴展插件可擴展至6000步)。Twido PLC采用基于Windows的TwidoSoft編程軟件,，提供包括浮點數(shù)運算,、PID指令等豐富的指令集和方便系統(tǒng)調(diào)試的應(yīng)用程序瀏覽器，可以實現(xiàn)硬件配置,、可逆的梯形圖和指令列表編程,，具有*的符號化編程以及ASCII碼導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能，為客戶提供簡單,、靈活、可靠的解決方案,。

轉(zhuǎn)杯控制器施耐德電氣公司根據(jù)客戶對轉(zhuǎn)杯紡紗機應(yīng)用的各項功能要求,，通過施耐德電氣上海研發(fā)中心高水平的技術(shù)開發(fā)力量和施耐德電氣無錫電子工廠可靠的制造加工能力，為客戶量身定作的控制器,。轉(zhuǎn)杯控制器基于Twido PLC的軟、硬件平臺,，不僅具有與Twido PLC相同的功能和編程軟件開發(fā)環(huán)境,，而且根據(jù)客戶的實際需求，設(shè)計了恰當(dāng)數(shù)量的I/O點(每個控制器控制16個或12個轉(zhuǎn)杯)和相應(yīng)的輸入/輸出方式,，并且內(nèi)置了轉(zhuǎn)杯紡紗半自動接頭等特殊指令；同時,，控制器的安裝方式,、接線方式、通訊方式等也通過專門設(shè)計以符合轉(zhuǎn)杯紡紗機的實際應(yīng)用和連接狀況,，充分地滿足了客戶的對轉(zhuǎn)杯紡紗機控制的特定需求。

ATV58系列變頻器是施耐德電氣公司推出的磁通矢量控制通用變頻器,，功率范圍 0.37～75kW,，輸出頻率大到500Hz，具有低速大轉(zhuǎn)矩特性,、150%的高制動力矩，以及低電網(wǎng)電壓運行 (大于60%正常電壓可運行) 等功能,；額定速度下,，調(diào)速精度開環(huán)為±1%，閉環(huán)為±0.1%(配測速發(fā)電機反饋卡)或?0.02%(配編碼器反饋卡),。ATV58變頻器內(nèi)置了EMC濾波器、進線電抗器、制動單元等,，有效地降低了系統(tǒng)集成成本,，提高了系統(tǒng)可靠性。此外,，ATV58變頻器除內(nèi)置的Modbus通訊接口(即操作面板接口)外，通過通訊擴展卡,，可以提供多種通訊網(wǎng)絡(luò)接口(包括工業(yè)以太網(wǎng),、FIPIO、Modbus Plus,、CANopen、Interbus-S,、Profibus-DP,、DeviceNet、AS-i,、Uni-telway等)和相應(yīng)的通訊控制方式，極大地豐富了變頻器的應(yīng)用范圍,，為傳動系統(tǒng)中常見的多電機同步控制、變頻器遠程操作和監(jiān)控,、變頻器控制和狀態(tài)信息的雙向交換等復(fù)雜應(yīng)用提供了簡單,、可靠、便捷的解決方案,。

TSX08 HMI系列產(chǎn)品是施耐德電氣公司面向中國市場推出的競爭力、功能豐富的中文文本圖形顯示器,，有兩行文本圖形和四行文本圖形兩種型號,，具有64K存儲容量，通過Modbus,、JBus等通訊協(xié)議與PLC連接，通過面板上的8個功能鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入等操作,。采用TSX08 HMI Configurator開發(fā)軟件,，可以配置多達60個應(yīng)用、報警和幫助頁面,，其中變量可以以字母,、數(shù)字、位圖,、棒圖、趨勢圖等豐富的形式表示,，同時提供I/O交叉索引,、HMI/PLC交互控制、以及模擬仿真運行等功能,，可以很好地滿足客戶的需求。

在轉(zhuǎn)杯紡紗機的控制系統(tǒng)中,，轉(zhuǎn)杯控制器安裝在各單元機臺內(nèi)部,，在實現(xiàn)每個轉(zhuǎn)杯的斷紗檢測及半自動接頭等功能的同時，作為Modbus從站與主控制器Twido PLC或Micro PLC交換信息：轉(zhuǎn)杯控制的相關(guān)參數(shù)由人機界面輸入,，通過主控制器送達轉(zhuǎn)杯控制器；轉(zhuǎn)杯的狀態(tài)信息通過主控制器輪詢后,，在人機界面上顯示,。引紗電機與喂棉電機之間的同步控制，由主控制器根據(jù)工藝參數(shù)和編碼器反饋信息,，經(jīng)PID調(diào)節(jié)運算后,，通過模擬量輸出控制,。主控制器還執(zhí)行轉(zhuǎn)杯、風(fēng)機,、橫動及落筒等工藝控制,。