浆染是织布之前的一道工序,主要是对白色原纱根据生产品种进行染色、上浆,烘干,分绞,烘干之后的纱线需要恒张力的收在前车织轴上。纱线的中心卷曲是最后一道工序,张力控制的好坏将直接影响织布时候的质量。恒张力的中心卷曲以前大部分采用机械变矩器或者直流电机来实现,都存在一些问题。机械变矩器普遍存在平均无故障时间太短的问题;直流电机则需要经常性的维护保养。目前国内纺机厂都在积极寻找采用交流电机加变频器来进行控制。国内无锡的工诚纺机等都做过一些采用速度同步或者直接加上张力传感器的方案尝试,但是由于系统的复杂性,一直没有取得理想的控制效果。下图是浆染联合机组的示意图。传统的控制方法,对于浆染部分整体传动的机组,一般的配置是采用30/37kw的主机作为主传动,拖引和收卷部分,则采用变频器加上直流驱动器的方式。其中的直流驱动器工作在转矩模式下,对收卷纱线的张力进行控制。高性能矢量控制变频器的出现,使得采用普通交流异步电机实现较高精度的转矩控制成为可能。TD3000系列的优异转矩控制功能加上TD3300专业化的卷曲软件设计,为行业性的应用提供了客户化的、具有优良性价比的解决方案。

    控制思路和具体实现方案:

    实现思路:经过与厂家的交流,确定了控制方案,考虑到系统的张力较大(一般在1000~3000N之间调节),工作速度较低(浆纱,浆染最大车速一般在35m/min,并纱一般小于80m/min),对于这种低速大张力的工艺系统,采用利用线速度进行卷径计算的开环张力控制是最合适的。由于有储纱架,因此主边轴电机的速度控制是完全独立的,它所要保证的只是速度控制的稳定以及变频器较好的低频特性,能够在起动的时候克服很大的静态摩擦力矩。分绞之后的拖引变频器,要求速度特性很硬,并且会长期工作在发电状态下,因此需要使用制动单元。卷曲部分则是整个系统的核心。

    系统构成:

    TD2000-37KW用于主机边轴驱动

    TD3000-11KW分绞拖引电机变频器

    TD3300-15KW织轴中心卷曲电机驱动变频器

    编码器:E6B2-CWZ6C,安装与卷绕电机同轴的位置

    从系统构成来看,由于采用了专业设计的TD3300张力控制变频器,因此对于电气系统的控制相当简单,不需要专用控制板,PLC也不需要使用昂贵的模拟量模块,所有的复杂数学运算都在变频器内部由高速DSP实现,外部只需要处理一些启、停,复位等的逻辑信号即可,也不需要昂贵并且难以安装的张力检测辊。另外TD3000系列变频器22KW一下都内置制动单元,因此对于拖引变频器来说,无需另外选配制动单元。综上所述,用户电控部分成本得到有效的控制。

    上图为收卷系统接线示意图。图中PLC负责外围逻辑信号和时序的处理。在前车头左中右均安装有现场操作按钮箱供挡车工使用,可以控制起停,加减速度,复位等。变频器的模拟量输出口除了输出速度信号之外,还用于数显表的张力和车速显示。张力通过控制盘上的电位器进行调整。可以看出,这是一个很精简的张力控制系统,大部分复杂功能的实现都集成在变频器的内部,从而降低了成本,提高了可靠性。