1、染漿聯(lián)合機工藝流程簡介

　　鄭州紡織機械廠技術中心與深圳市庫馬克新技術有限公司聯(lián)合開發(fā)的《ZLGA901型染漿聯(lián)合機》是集染色與過漿工藝于一體的紡織機械，是紡織行業(yè)的重要大型配套設備，填補了國產大型染漿聯(lián)合機的生產空白。
漿紗機工藝示意圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由拖引、卷繞、染色三部分組成，其中卷繞和拖引為系統(tǒng)機頭部分，拖引為主傳動單元，卷繞為從傳動單元，兩個傳動單元需要保持線速度一致的同步運行。在這兩個傳動單元之間有一張力輥，以檢測兩單元之間紗線的張力。染色部分由15個染色輥組成，所有染色輥均同步運行(起動、停止、升速、降速)。
工藝參數(shù):

　　● 爬行速度:2m/min;

　　● 拖引、卷繞最高速度:45 m/min;

　　● 染色最高速度:35 m/min;

　　● 壓漿輥壓力線性可調

　　2、控制系統(tǒng)配置

　　(1) 卷繞采用變頻專用電機驅動

　　功率:22kW    極數(shù):6     轉速:980 rpm

　　最小卷徑:φ100mm         最大卷徑:1000mm

　　(2) 拖引采用變頻專用電機驅動

　　功率:11kW    極數(shù):4     轉速:1460 rpm

　　拖引輥輥徑:φ219mm

　　(3) 染色部分15只軋輥采用邊軸傳動，用一臺三相交流異步電機驅動

　　功率:30kW    極數(shù):4     轉速:1460 rpm

　　染色輥輥徑:φ264mm 

　　(4) 馬達驅動器件

　　選用具有獨特的直接轉矩控制(DTC)功能的ABB ACS600系列高性能變頻器，它具有優(yōu)良的速度控制和轉矩控制特性。其中用于卷繞的ACS600變頻器加裝用于中心卷曲機/開卷機的卷曲傳動應用宏軟件;卷繞與拖引變頻器均配置編碼器，以形成速度閉環(huán)，取得最優(yōu)良的控制精度和最快速的動態(tài)響應。

　　(5) 控制器

　　選用德國西門子S7-200 系列PLC產品作為系統(tǒng)控制器件，以完成系統(tǒng)邏輯、通訊控制。S7-200在自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制，應用領域極為廣泛，其優(yōu)良的性能已得到世人的公認。

　　(6) 人機界面(HMI)

　　隨著計算機技術、LCD顯示技術和觸控技術的發(fā)展，人機界面(HMI)在自動化領域的應用亦更廣泛。本系統(tǒng)人機界面(HMI)采用100 MHz RISC CPU，6″ STN彩色顯示，畫面切換流暢、圖像清晰明亮，性能穩(wěn)定可靠，具有良好的性價比。

　　3、控制原理

　　(1) 控制原理

　　漿紗機控制系統(tǒng)主要由 PLC、瑞典ABB ACS601變頻器、人機界面構成，PLC與ABB ACS601變頻器之間用MODBUS現(xiàn)場總線相連，構成現(xiàn)場總線通訊控制網(wǎng)絡。ABB 變頻器均內含標準MODBUS現(xiàn)場總線通訊接口，故該網(wǎng)絡的組建無需特殊網(wǎng)絡單元，簡單、經(jīng)濟、快速，支持8Mbit/s的通訊速率。

    變頻器的頻率給定、起/停控制、參數(shù)修改、狀態(tài)查詢、故障查詢等均可通過MODBUS現(xiàn)場總線實現(xiàn);除此之外，卷繞變頻器速度控制、張力給定、初始卷徑設定、卷徑復位等操作亦可通過MODBUS現(xiàn)場總線實現(xiàn)。故本系統(tǒng)簡化了控制線路，節(jié)約了安裝布線時間，方便了現(xiàn)場調試，更增加了系統(tǒng)靈活性。

　　(2) Modbus 通訊協(xié)議

    Modbus 協(xié)議是一種串行的主從通訊協(xié)議，如圖3所示,該協(xié)議定義了主機查詢的格式，包括:從機的編址方法(或廣播)，要求動作的功能代碼，傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。從機的響應也是采用Modbus協(xié)議結構，包括:動作確認，返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。

　　(3) Modbus RTU信息幀結構

    標準Modbus 網(wǎng)絡可配置為ASCII或RTU(遠程終端單元)中的任意一種通訊模式。本系統(tǒng)采用RTU模式，RTU信息幀結構標準
　　RTU通訊模式的信息中包括一個循環(huán)冗余校驗(CRC)生成的錯誤校驗域，CRC域包括一個16位的二進制數(shù)據(jù)，占兩個字節(jié)，CRC值由發(fā)送設備首先計算，附在傳送信息中。接收設備在接收時將重新計算CRC，并且把計算值與接收的CRC實際值做比較。如果兩個值不相等，就說明有錯誤發(fā)生。

　　4、ABB卷曲應用宏

　　(1) ABB卷曲應用宏

    ABB ACS600變頻器卷曲應用軟件專用于帶材控制中最復雜應用的中心卷曲/開卷機應用。中心卷曲/開卷機的旋轉力是加在卷曲或開卷機的卷筒軸上，當卷筒直徑變化時，為了使材料的表面張力保持不變，必須保證轉速的變化與卷徑成反比且轉矩的變化與卷徑成正比。

　　中心卷曲/開卷軟件是一種非常經(jīng)濟實用的實現(xiàn)精確帶材張力控制方法，應用宏有卷曲張力宏，卷曲調節(jié)輥宏，開卷張力宏，開卷調節(jié)輥宏，在各應用宏中包含卷徑計算、轉動慣量補償、硬度控制等功能。

　　(2) 控制原理

　　系統(tǒng)實時檢測馬達實際轉速，計算當前卷徑，并積分保持。根據(jù)內部計算出的卷徑值對主速給定值進行調節(jié)，隨著運行時間的增加，卷繞旋轉速度降低。張力調節(jié)部分:系統(tǒng)將檢測到的張力值送往控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)張力反饋值與張力設定值的差值，自動調節(jié)織軸的轉速，以保持紗線實際張力值保持不變。

　　(3) 速度給定

　　在宏應用軟件中轉速給定的計算來自于帶材速度。

　　其中:Dcore=卷芯直徑

    Dact=實際卷徑

    Lact=線速度

    Z=減速比

　　π=3.1416

　　(4) 卷徑計算器

　　卷徑是由實際帶材速度和電機轉速計算得出的，帶有參數(shù)的積分器限制卷徑的突變。

　　其中:Lact=實際材料速度

    Nact=實際電機轉速

    π=3.1416

    Z=減速比

　　5、結束語

　　本文詳細闡述了由ABB變頻器、人機界面(HMI)、及S7-200 PLC組成的染漿聯(lián)合機自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線、卷曲應用宏、觸控技術等先進的控制技術，具有精確的控制性能，良好的動態(tài)特性，能夠實現(xiàn)工廠網(wǎng)絡化、信息化。該系統(tǒng)現(xiàn)已成功通過調試交付使用，運行情況良好。本系統(tǒng)不僅適合染漿聯(lián)合機，亦可用于其它印染、紡織機械，具有極好的市場推廣應用前景。