隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，紡織生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提高，轉(zhuǎn)杯紡紗在紡織工藝過程中的應(yīng)用越來越廣泛。紡織企業(yè)對轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的可靠性和易操作性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的控制方式是采用開環(huán)控制，電機(jī)的運(yùn)行頻率通過變頻器面板手工設(shè)置，這種方式存在控制精度差，人機(jī)交互性差等一系列問題，這就需要開發(fā)出更合理的控制系統(tǒng)來提高機(jī)器的運(yùn)行精度和改善人機(jī)交互性。PLC可編程控制器可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以越來越被廣泛的應(yīng)用于對轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)。
臺達(dá)目前可為客戶提供PLC控制器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等系列自動化產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文以臺達(dá)DVP系列PLC為核心改進(jìn)設(shè)計(jì)了一套控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)紡紗控制性能的提高。 轉(zhuǎn)杯紡紗工藝分析
轉(zhuǎn)杯紡紗以前也稱氣流紡紗，屬于自由端紡紗方法。它是目前各種新型紡紗中較為成熟、并己大量推廣應(yīng)用的一種紡紗新技術(shù)。
自由端紡紗方法與傳統(tǒng)的紡紗方法不同之處在于：在紡紗過程中輸送的纖維不再是連續(xù) 的而是形成“斷裂”。因此，這就需要供應(yīng)的纖維在很高的速度下產(chǎn)生非常細(xì)的纖維流，并 在輸送纖維的過程中形成“斷裂”，纖維各自穿過“斷裂”而凝聚，粘附于紗條的自由端紗 尾加捻成紗。成紗過程一般包括喂給、開松、凝聚、加捻和卷繞。
轉(zhuǎn)杯紡整機(jī)
轉(zhuǎn)杯紡控制系統(tǒng)構(gòu)架
轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備中，單錠紡紗器中喂棉羅拉采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；分梳棍和轉(zhuǎn)杯采用變頻驅(qū)動，龍帶將動力分配各錠；引紗羅拉同樣采用變頻控制，利于引紗張力的同步控制；單節(jié)點(diǎn)控制中，采用臺達(dá) DVP12SC 型 PLC，單臺PLC發(fā)送4路脈沖，可獨(dú)立控制4錠紡紗器的4臺喂棉步進(jìn)電機(jī)；
基于臺達(dá)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)杯紡系統(tǒng)控制構(gòu)架
在整個系統(tǒng)構(gòu)架圖中,導(dǎo)紗桿的控制分機(jī)械凸輪或電子伺服控制，需根據(jù)客戶設(shè)備而定。機(jī)械凸輪在實(shí)際使用中具有易磨損、調(diào)整不便，設(shè)備成本高等缺點(diǎn)；利用現(xiàn)代伺服控制技術(shù)取代機(jī)械凸輪實(shí)現(xiàn)導(dǎo)紗的防疊和防硬邊成為其發(fā)展趨勢。
本構(gòu)架基于Devicenet總線控制模式，具有抗干擾能力強(qiáng)、通訊數(shù)據(jù)量大、響應(yīng)性好等特點(diǎn)；同時我們也提供基于R485 通訊控制模式的轉(zhuǎn)杯紡織控制方案
電子防疊的控制原理
要實(shí)現(xiàn)凸輪運(yùn)動的精確控制，就需建立機(jī)械凸輪運(yùn)動數(shù)學(xué)曲線，通過對防疊繞運(yùn)動分析， 防紗線疊繞實(shí)際就是改變每層紗線的導(dǎo)紗角不一致，一般認(rèn)為在10層以上就不會再發(fā)生疊 繞，通俗的講第一層的導(dǎo)紗角和第十一層導(dǎo)紗角相同也不會發(fā)生疊繞。
導(dǎo)紗角示意
導(dǎo)紗角計(jì)算公式如下：
tg(α/2)=h/πD ①
式中：h——紗卷卷繞一周導(dǎo)紗器行程（mm）
D ——紗卷直徑（mm）
h=V×t×1000 ②
式中：V——導(dǎo)紗速度（m/min）
t ——紗卷卷繞一周所需時間（min）
t= πD/（1000×V1） ③
式中：V1——引紗速度（m/min） 將②、③式代入①式得：
tg(α/2)=V/V1 ④
從式④中可看出，要改變導(dǎo)紗角只需改變引紗速度或?qū)Ъ喫俣龋徏喥贩N確定后引紗速度是恒定不變的，因此要改變導(dǎo)紗角就必須變化導(dǎo)紗速度。為簡化控制程序，設(shè)定在每一個 往返動程（為一個小周期）內(nèi)導(dǎo)紗速度不變，相鄰的5個小周期導(dǎo)紗速度不相同，導(dǎo)紗速度 在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)紗速度的±10%變化，連續(xù)5個小周期構(gòu)成一個大周期，大周期進(jìn)行循環(huán)，就可以達(dá)到防疊繞功能（見圖6）。
防硬邊功能的實(shí)現(xiàn)，機(jī)械凸輪是依靠導(dǎo)程整體軸向移動來改變紗線換向點(diǎn)的位置，以此 來消除硬邊的形成；電子凸輪實(shí)現(xiàn)方案為：改變小周期內(nèi)動程的距離從而改變換向點(diǎn)的位置， 達(dá)到消除硬邊的目的。
導(dǎo)紗桿運(yùn)動曲線
電子防疊紗功能的實(shí)現(xiàn)
機(jī)械上需取消原復(fù)雜的傳動結(jié)構(gòu)，增加伺服電機(jī)安裝位置，通過同步帶輪，直接驅(qū)動導(dǎo) 紗桿來回運(yùn)動。
導(dǎo)紗伺服電機(jī)傳動
需要考慮的是，導(dǎo)桿往復(fù)運(yùn)動中，對機(jī)械的沖擊較大，在伺服選型時，在滿足功率和 轉(zhuǎn)速情況下，盡量選用低慣量伺服電機(jī)。
在系統(tǒng)控制上，伺服在位置模式下接受主機(jī)PLC脈沖，在帶加減速的脈沖輸出控制指令PLSR下，改變一個周期來回行程的最高脈沖頻率設(shè)定值，即可實(shí)現(xiàn)，間隔周期行程內(nèi)的擺桿速度不同，即改變tg(α/2)=V/V1導(dǎo)紗速度 V,在引紗速度V1不變的情況下，導(dǎo)紗角α即改變，從而達(dá)到防疊紗功能。
電子防疊功能的轉(zhuǎn)杯紡導(dǎo)桿伺服安裝結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)杯紡動作過程
◆點(diǎn)動運(yùn)行狀態(tài)——人機(jī)界面提供各個電機(jī)的點(diǎn)動運(yùn)行、停止功能并顯示各電機(jī)狀態(tài)。
◆整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)——PLC 按要求依次啟動或停止各電機(jī)并在人機(jī)界面顯示主機(jī)狀態(tài)，其中輸送帶電機(jī)為單獨(dú)動作。啟動或停止的各個步驟之間均有延時時間，延時時間要求可以在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。
◆整機(jī)啟動——PLC 按要求依次啟動各個電機(jī)，使設(shè)備進(jìn)入紡紗狀態(tài)。動作順序如下： 點(diǎn)擊整機(jī)啟動按鈕→左轉(zhuǎn)杯電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→右轉(zhuǎn)杯電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→工藝風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→左分梳電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→ 右分梳電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→引紗電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→排雜輸送帶電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
◆整機(jī)停止——PLC 按要求依次停止各個電機(jī)。動作順序如下：點(diǎn)擊整機(jī)停止按鈕→所有步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)→引紗電機(jī)停止→其他電機(jī)停止。
結(jié)束語
通過采用以上控制方案，較好的解決了傳統(tǒng)單片機(jī)控制中可靠性和操作便利性不足的問題，同時本文探討了轉(zhuǎn)杯紡最新控制技術(shù)及基于臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)過程。應(yīng)用臺達(dá)完成的機(jī)電控制產(chǎn)品鏈，可提供可靠的轉(zhuǎn)杯紡控制方案，同時為客戶提供定制的程序服務(wù)，完成客戶對轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備的特殊控制要求。運(yùn)行實(shí)踐證明：本系統(tǒng)采用臺達(dá)產(chǎn)品，性能穩(wěn)定可靠，性價比高，得到最終客戶的認(rèn)可和稱許。<
