引言

    近年來，隨著紡織機械機電一體化技術水平的不斷提高，應用交流變頻調速已成為一種趨勢。在大多數新開發的紡織機械產品中幾乎無一例外地應用了交流異步電動機變頻調速裝置。傳統的調速系統采用單片機和電力電子器件控制，可單片機的編程復雜、控制線路繁多，不宜后期使用的維護；論文中采用PLC和變頻器控制圓織機，解決了單片機控翩的編程復雜、接線繁多等問題，并有效提高系統穩定性、編織成品合格率，且維修方便，便于用戶管理。

1 圓織機的工作過程與電氣控制系統

    由塑料扁絲生產塑編編織布的工藝就是把扁絲經緯交錯編織成布。對于筒布織造工藝，使用圓織機編織。圓織機具有四個主運動機構：送經部分、主機部分、提升部分和收卷部分。

1．1工作流程

    圓織機的送經輥由送經電機驅動送經輥轉動，送經部分實現設備經線的送料，送經部分需保持恒定的張力。主電機實現主轉盤的旋轉，主盤的旋轉織入緯絲。提膜電機實現對織布的提升，要根據主電機的速度變化來精確控制提升電機的速度，以保證無論主電機速度如何變化，緯線都能均勻地纏繞在經線上。最后是卷布電機，收卷部分的作用主要是將織布卷繞成筒同時可以平衡收卷系統的張力，減少提升電機的力矩輸出。

圖1流程框圖

1．2電氣控制系統

    本文設計的電氣系統由送經電機、主電機、提膜電機、卷布電機、油泵、風扇、斷經偵測裝置、緯紗偵測裝置、變頻器、可編程控制器(PLC)及其模擬量模塊、速度編碼器以及有關的控制系統組成。其中主電機、提膜電機及送經電機均為三相異步電機。

    改變塑編編織布的緯密度，通過改變主機部分與提升部分的速度比實現，往往有兩種實現方法：一是主機通過變頻器可以改變速度，改變主機與提升電機機械傳動比；二是主機速度由電網頻率控制，通過變頻器改變提膜電機的速度實現。但是由于主電機、提膜電機及送經電機均為三相異步電機，系統的時間響應性能低，這些實現方法都會在主機重新啟動或是在電網頻率發生變化時使產品出現橫條或織物疏密不均等問題，降低了成品率。本文中提到的方法可以解決此類問題，有效提高各電機之間速度變比精度，提高成品率。

    設計中采用PLC的模擬量模塊控制變頻器對主電機、提膜電機及送經電機進行變頻調速，從而實現電機的平滑調速，提高精度；卷布電機由PLC控制的張力控制器控制。油泵、風扇由PLC控制的繼電器直接啟動。斷經偵測裝置、緯紗偵測裝置的輸出信號經處理后輸入到PLC的輸入端，經過PLC處理后控制圓織機狀態，實現信號處理智能化。旋轉編碼器與交流電動機同軸聯接用于對圓織機的運行速度測定，并通過高速計數模塊可以實時將主電機、提膜電機及送經電機的實際速度反饋到PLC，從而及時調整主電機、提膜電機及送經電機的速度變比，構成一個速度反饋閉環系統，使圓織機能夠更加安全、穩定、準確地運行，解決了圓織機重新啟動或是在電網頻率發生變化時使產品出現問題，降低了成品率等一系列問題。人機界面用于圓織機的運行操作、速度設定及速度測試曲線的顯示，可以在對圓織機系統運行操作簡易、控制自動化的同時也可以實時設定與監控圓織機的速度運行曲線。從而這樣的設計可達到通信迅速、降低損耗、節約電能的效果，也滿足現代的設計理念，符合社會低碳環保，節能減排的主旋律。

2程序設計

2．1基于圓織機工藝要求的啟停控制

    圓織機通常有3個啟停按鈕：啟動、寸進、停止。寸進按鈕即點動按鈕，完成試車或穿紗。啟動按鈕按下后，要求啟動整個系統，在此考慮工業現場操作人員對啟動按鈕誤操作的危害性，論文中采用啟動按鈕按下延時3秒后系統才啟動。同時本論文設計的系統程序采用順序啟動與速度反饋結合，較好的解決了送經電機、主機、提膜電機及卷布電機的啟動不按合理的先后順序及在啟動時沒有嚴格的速度變比，會在啟動時影響塑編編織布的生產質量，出現次品等這類問題；同理停車時也要處理好相似的問題。

圖2硬件系統組成框圖

2.2提高速度變比的數據處理

    緯密設置后，速度編碼器實時向PLC反饋的各電機運行速度，并通過PLC運算由D／A模塊控制變頻器進行變頻調速，從而可以及時改變送經電機及提膜電機的速度。PLC數據處理非?？?，可以在20ms內及時修正各電機的速度變比，提高產品質量。

2．3故障的反饋處理

    這里主要反饋的故障分為電氣故障和生產故障。要反饋的電氣故障有電機過載、變頻器異常；生產故障主要是斷經、斷緯、完緯。出現故障后，可自動停車，并顯示故障原因，以便維護人員或生產人員及時處理，投入生產。

圖3主程序流程圖

3人機界面設計

    通過人機界面，可以控制圓織機的運行，進行電氣設備的調試與維護，實時進行產能計算，實現系統監控與自動報警功能。

人機界面主要有系統調試、運行操作、產能計算、故障顯示等功能。主要完成圓織機的運行狀態指示，月產量率月故障率顯示，自動計米，班組產量統計，緯密設定，故障信號，點動控制等。

4通信

    人機界面、I／O模塊、智能功能模塊和特殊功能模塊等通過CC—Link通信模塊連接PLC，連接后這些模塊就可以由直接CPU控制。

主站和智能設備站之間通過循環傳送進行通信和智能設備站之間的交換信號(定位完成，定位開始等等)使用遠程輸入RX和遠程輸出RY進行通信。數字數據使用遠程寄存器RWw和遠程寄存器RWr進行通信。

    CC．-Link通信可以非常容易地高速發送和接收由模塊處理的輸入／輸出和數字數據的開／關數據，并可以通過連接多PLC CPU配置一個簡單的分布式系統。

5速度反饋閉環系統性能

    控制系統采用PLC控制多臺變頻器分別實現對多臺電機變頻調速，實現同時對多臺交流電機的無級調速控制；旋轉編碼器反饋多臺電機運行實際速度，構成一個速度反饋雙閉環系統；觸摸屏設定相應的速度曲線，并在觸摸屏上監控電機運行實際速度曲線，實時設定與監控多臺電機運行曲線。圖4比較了閉環控制系統的仿真結果與開環控制系統仿真結果。結果表明，系統采用速度反饋雙閉環控制方法，可以使多臺交流電機更加安全、穩定、準確地運行。

圖4 Simulink仿真結果

6結束語

    系統實現了對圓織機的智能調速，可以減少因機械磨損及機械傳動誤差造成的產品質量，有效提高塑編編織布的成品率。也能避免因為電網頻率波動引起的產品質量問題，降低企業損耗成本，提高效益。由于智能化的故障信號反饋，減少了工人的工作量，對企業生產設備的智能化管理有很大的意義。