近二十年來(lái)，花式紗線的產(chǎn)業(yè)在我國(guó)有了非常大的發(fā)展，國(guó)內(nèi)擁有的花式捻線機(jī)的機(jī)臺(tái)數(shù)量也有了很大的增加，而這些設(shè)備中大多數(shù)是由單牽伸系統(tǒng)（三支牽伸羅拉）、單中空錠子構(gòu)成的傳統(tǒng)型的花式捻線機(jī)，也就是我們通常所說(shuō)的三羅拉花式捻線機(jī)。 花式捻線機(jī)通常是由以下幾個(gè)部分組成：⑴前羅拉、中后羅拉、搖架等構(gòu)成的牽伸系統(tǒng)；⑵中空錠子加捻系統(tǒng)；⑶環(huán)錠退捻卷取系統(tǒng)；⑷鋼領(lǐng)板升降系統(tǒng)；⑸芯線輸入和輸出羅拉系統(tǒng)；⑹電氣控制系統(tǒng)； 三羅拉花捻機(jī)的電氣控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下三個(gè)階段的發(fā)展過(guò)程： 第一階段，單電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，各工藝參數(shù)的配置由機(jī)械傳動(dòng)部分的皮帶輪、齒輪等組合完成。后期，該電機(jī)經(jīng)由1臺(tái)變頻器控制，整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度可調(diào)。 第二階段，各羅拉均由變頻器控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可獨(dú)立調(diào)節(jié)其速度。為了保證在啟動(dòng)/停車(chē)過(guò)程中各運(yùn)動(dòng)部件的同步，采用同步控制器整機(jī)控制。 第三階段，各羅拉均由變頻器控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，各變頻器由電腦控制，用戶(hù)只要在操作顯示屏上輸入相關(guān)的工藝參數(shù)，電腦就能在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中控制機(jī)器的運(yùn)行，從原理上解決了啟動(dòng)/停車(chē)過(guò)程中和整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的同步問(wèn)題。而且，使花式捻線機(jī)不僅能夠生產(chǎn)超喂型的花式紗線，也能生產(chǎn)控制型的花式紗線。因此，這種方案得到了普遍的應(yīng)用。 下面，就普遍采用的三羅拉花捻機(jī)的電氣控制方案進(jìn)行具體的介紹： 一、 電氣控制框圖： 三羅拉花式捻線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)是以可編程序控制器PLC為核心的控制系統(tǒng)，包括人機(jī)對(duì)話的觸摸屏、CPU單元、輸入/輸出單元。 二、 控制原理： 1．整機(jī)操作面板： 1.1指示燈：電源指示燈、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈。 1.2選擇按鈕： 1.2.1中空錠選擇：有三個(gè)位置 ⑴S捻，⑵Z捻，⑶停止。 1.2.2環(huán)錠選擇：有三個(gè)位置 ⑴順時(shí)針?lè)较?，⑵逆時(shí)針?lè)较?，⑶停止? 1.3按鈕：?jiǎn)?dòng)按鈕、停止按鈕（兼緊急停車(chē)按鈕）。 1.4人-機(jī)交互界面HMI（Human-Machine Interface） 2．輸出控制 2.1變頻器的運(yùn)行： 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，變頻器就始終處于啟動(dòng)狀態(tài)，由于中空錠子和環(huán)錠的特殊性，其啟動(dòng)信號(hào)和運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號(hào)經(jīng)過(guò)旋鈕開(kāi)關(guān)后再接入變頻器，從而決定中空錠子和環(huán)錠是否運(yùn)行及其運(yùn)轉(zhuǎn)方向。 變頻器的運(yùn)行頻率經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換的模擬量0～10V控制信號(hào)決定。變頻器的內(nèi)部參數(shù)需設(shè)定：加速時(shí)間、減速時(shí)間、最高操作頻率等。 其中，變頻器的最高操作頻率是指輸入控制信號(hào)10V時(shí)對(duì)應(yīng)的變頻器的輸出頻率。如果變頻器的最高操作頻率是60Hz，則當(dāng)輸入控制信號(hào)10V時(shí)，變頻器輸出60Hz；同理，當(dāng)輸入控制信號(hào)5V時(shí)，變頻器輸出30Hz；按線性關(guān)系變化。 2.2鋼領(lǐng)板升降控制 鋼領(lǐng)板的升降運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力來(lái)自于輸出羅拉，由兩個(gè)電磁離合器分別控制鋼領(lǐng)板的上升或下降，并有限位開(kāi)關(guān)控制其動(dòng)作行程。其中下面一個(gè)行程開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)于環(huán)錠卷取管的底部，而上面的一個(gè)行程開(kāi)關(guān)由一小電機(jī)帶動(dòng)，在小范圍內(nèi)移動(dòng)，以保證環(huán)錠卷取成型時(shí)形成一個(gè)錐度。 3．工藝參數(shù)的輸入： 在人-機(jī)界面上輸入相關(guān)的參數(shù)。 3.1勻速運(yùn)行（超喂型）的花式紗線的工藝參數(shù)有：中空錠轉(zhuǎn)速、中空捻度、退捻系數(shù)、超喂比、牽伸倍數(shù)、張力系數(shù)，這幾個(gè)參數(shù)分別決定了：中空錠速度、輸出羅拉速度、環(huán)錠速度、前羅拉速度、中后羅拉速度、芯線羅拉速度。相互關(guān)系如下： 輸出羅拉速度（m/min）=中空錠速度（rpm）÷中空捻度（T/m） 環(huán)錠速度（rpm）=中空錠速度（rpm）×退捻系數(shù) 前羅拉速度（m/min）=輸出羅拉速度（m/min）×超喂比 后羅拉速度（rpm）=前羅拉速度（rpm）÷?tīng)可毂稊?shù) 芯線羅拉速度（rpm）=輸出羅拉速度（rpm）÷張力系數(shù) 三羅拉花式捻線機(jī)的中羅拉與后羅拉是由過(guò)橋齒輪傳動(dòng)的，因此其速比通常不需要調(diào)整，也即予牽伸區(qū)的予牽伸倍數(shù)是固定不變的。 3.2多段速運(yùn)行的控制型花式紗線的工藝參數(shù)包括：中空錠速度、環(huán)錠速度、每一段運(yùn)行的時(shí)間、對(duì)應(yīng)的各羅拉的運(yùn)轉(zhuǎn)速度值或相對(duì)系數(shù)值。一般可以設(shè)置32段運(yùn)行參數(shù)。 4．控制軟件 4.1設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間、停車(chē)時(shí)間、級(jí)升降時(shí)間。 4.2設(shè)定檔位系數(shù)：實(shí)際上是設(shè)定PLC內(nèi)部的羅拉（錠子）的最高速度與實(shí)際最高速度之間的比例系數(shù)。中空錠、環(huán)錠、前羅拉、中后羅拉、芯線羅拉、輸出羅拉均有各自的檔位系數(shù)。 4.3機(jī)器還設(shè)有組合運(yùn)行模式、隨機(jī)運(yùn)行模式： 4.3.1隨機(jī)運(yùn)行模式：在多段速運(yùn)行時(shí)，將按段號(hào)運(yùn)行的次序打亂，使設(shè)定的幾段運(yùn)行參數(shù)按照隨機(jī)的次序運(yùn)行，從而使紗線的變化規(guī)律打亂。 4.3.2組合運(yùn)行模式：將在多段速運(yùn)行時(shí)，加工特定紗線的幾種工藝參數(shù)作為摸板提供給用戶(hù)使用，適當(dāng)修改就能滿(mǎn)足使用要求，有以下幾種工藝組合：大肚紗工藝、結(jié)子紗工藝、復(fù)合紗A工藝、復(fù)合紗B工藝等。 以上介紹了目前市場(chǎng)上占有率較高的三羅拉花式捻線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，下面就其系統(tǒng)的不足進(jìn)行討論。 一、 原理性的缺陷： 1． 控制方式 該方案是由PLC輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，這種控制方式本身就存在不足。 首先，變頻器內(nèi)部的參數(shù)（如最高運(yùn)行頻率、啟動(dòng)時(shí)間、停車(chē)時(shí)間、低速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)龋o(wú)法及時(shí)調(diào)整，故在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)無(wú)法使變頻器發(fā)揮出最佳的狀態(tài)。其次，由于是速度開(kāi)環(huán)控制，如果選用低檔的變頻器，調(diào)速范圍小，低速性能差，整個(gè)系統(tǒng)的速度控制精度就會(huì)很不理想，姑且不說(shuō)各羅拉之間的同步，羅拉本身的速度穩(wěn)定性也得不到保證。 2． 鋼領(lǐng)板的升降控制 現(xiàn)有系統(tǒng)中，鋼領(lǐng)板的上升或下降速度與輸出羅拉的速度成固定的線形關(guān)系，而且只有一種成型方式。如果鋼領(lǐng)板升降系統(tǒng)是由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在紗支較細(xì)的情況下，鋼領(lǐng)板上升、下降的速度就能夠獨(dú)立設(shè)定。而且，如果采用控制電機(jī)，則可以有多種成型方式選擇。有利于紗線的卷取成型，便于后道工序的操作。 二、 技術(shù)性的缺陷 1． 操作： 1.1啟動(dòng)/停止按鈕：?jiǎn)?dòng)/停止按鈕是機(jī)器的開(kāi)關(guān)，必須使操作者覺(jué)得方便、可靠，用戶(hù)根本沒(méi)必要去設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間、停車(chē)時(shí)間。按下按鈕后機(jī)器就應(yīng)該按照既定的速度變化斜率加速或減速，而且各羅拉的速度同步變化，不論是在啟動(dòng)過(guò)程中按停止按鈕還是在停止過(guò)程中按啟動(dòng)按鈕。 1.2緊急停車(chē)按鈕：按照設(shè)計(jì)規(guī)程，此類(lèi)機(jī)器必須設(shè)有緊急停車(chē)按鈕。在按下緊急停車(chē)按鈕時(shí)，機(jī)器就應(yīng)該進(jìn)入異常停車(chē)狀態(tài)，要在最短的時(shí)間內(nèi)使各運(yùn)動(dòng)部件停止動(dòng)作。停機(jī)按鈕兼做緊急停車(chē)按鈕是非常不合理的。 2．軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足工藝的要求，而且使操作人員容易掌握，實(shí)用性要強(qiáng)，以下幾個(gè)方面有待于改進(jìn)： 2.1多段速運(yùn)行模式：目前的模式是以時(shí)間為基準(zhǔn)的，使得在不同的中空錠速度下對(duì)應(yīng)的紗線長(zhǎng)度不一致，不便于工藝的調(diào)整。以紗線長(zhǎng)度為單位的多段速設(shè)定模式將是未來(lái)的方向。 2.2隨機(jī)模式：根據(jù)紗線的生產(chǎn)工藝，隨機(jī)模式主要是為了避免花式紗線在織片后產(chǎn)生花斑；有個(gè)概念必須明確，所謂要求的隨機(jī)是指每一段紗線的長(zhǎng)度的隨機(jī)變化，而且是在控制范圍內(nèi)的變化。 三羅拉花式捻線機(jī)作為傳統(tǒng)機(jī)型，仍將在未來(lái)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)充當(dāng)花式紗線的主要生產(chǎn)設(shè)備，因此對(duì)其電氣控制系統(tǒng)的要求必然會(huì)有所提高。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐，認(rèn)為以下幾個(gè)方面值得我們注意： 1． 控制方式： 采用通信方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)各電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的控制是未來(lái)的方向，這不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，也有利于企業(yè)對(duì)設(shè)備的管理。幾年前，曾有廠家在可編程序控制器（PLC）與各變頻器之間采用RS485通信方式，但由于RS485通信的速率不高，很難使各電機(jī)的速度同步。現(xiàn)在，可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）和可編程自動(dòng)化控制器（PAC）的應(yīng)用，再結(jié)合作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線以及工業(yè)以太網(wǎng)，將使設(shè)備的控制更加靈活、方便。 2． 變頻器的選型 采用無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器，具有良好的低速特性，調(diào)速精度可達(dá)0.5—1.0%，調(diào)速范圍在20：1以?xún)?nèi)。如果帶速度反饋的矢量變頻器控制異步電機(jī)，調(diào)速范圍可達(dá)100：1。 3． 軟件的改進(jìn) 軟件作為設(shè)備控制系統(tǒng)的思想，其重要性不言而喻。如果不熟悉生產(chǎn)工藝，不了解操作規(guī)程，沒(méi)有以人為本的理念，是開(kāi)發(fā)不出好的軟件的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性、安全性在相當(dāng)程度上取決于軟件的成熟程度。 社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步。隨著花式紗線的發(fā)展變化，花式捻線機(jī)必須不斷地去滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的需要，而作為花式捻線機(jī)的電氣控制系統(tǒng)也應(yīng)該逐步地完善。在將來(lái)的工作實(shí)踐中，我們?cè)僮谝黄鸾涣魉〉玫慕?jīng)驗(yàn)，共同把這個(gè)事情做好。 主要參考文獻(xiàn)： 1. 楊樂(lè)寧、周惠煜編著，花式紗線的生產(chǎn)工藝與設(shè)備，無(wú)錫市紡織工程學(xué)會(huì)，1997年版 2. 紡織通用電控設(shè)備技術(shù)規(guī)范，F(xiàn)Z/T 99015-1998 3. 紡織機(jī)械電氣設(shè)備技術(shù)條件，F(xiàn)Z/T 99014-1995 作者簡(jiǎn)歷： 2004．1—現(xiàn)在， 蘇州工業(yè)園區(qū)華隆花式紗設(shè)備制造有限公司，總經(jīng)理 2000．5—2003．12， 蘇州華飛紡織科技有限公司，副總經(jīng)理 1998．5—2000．4， 蘇拉（蘇州）有限公司，售后服務(wù)工程師 1992．6—1998．4， 蘇州蘭博高科技企業(yè)集團(tuán)有限公司，副總工程師 1984年畢業(yè)于南京工學(xué)院自動(dòng)控制系 　 作者單位：蘇州工業(yè)園區(qū)華隆花式紗設(shè)備制造有限公司 　 地址：蘇州市人民路209號(hào)紡機(jī)廠內(nèi)　215007　 Email：wolong01@pub.sz.jsinfo.net