探讨卷绕全自动卷绕头电气制约体系设计

论文导读：转的卡盘轴上，当卷装直径不断增大，在链条与伺服电机的传动下，转盘也发生连续地微动，从而确保每个卷绕都能在周期内保持稳定的接触压力。当卷绕周期完成时，转盘通过快速地回转切换，另一根卡盘轴切换到该工作位置上，从而开始新的卷绕周期。等切换的卡盘轴停止工作后，就能开始推筒操作。全自动卷绕头因其具有两个可自动切换的卡
【摘 要】针对目前我国高速卷绕头多为进口的现象，本文主要介绍一种国产的全自动高速卷绕头，从该卷绕头的结构与参数特点出发，对其电气控制系统的功能与任务进行全面的分析，然后简单介绍其主要控制要求与控制方案的选择，并重点分析卡盘电机速度、横动速度以及转盘三个单元的主要控制原理。该机已在国内涤纶业中应用，具有系统控制精度高、卡盘切换快速及丝饼成型良好等优点。
【关键词】全自动；卷绕头；电气控制系统
由于我国的化纤工业起步晚，虽然作为世界上最大的化纤消费国与化纤生产国，但国内的化纤设备比较落后，特别是长丝设备中的高速卷绕头部分，主要是依赖国外进口。随着国内化纤纺织工业的不断发展，对电气控制系统的要求逐渐升高。进口机械虽然技术工况较好，但其存在交货期长、维修不及时的特点，无法满足工业生产的需求。因此，开放新的全自动卷绕头电气控制系统非常必要。为此，国内多家企业开始开发全新的全自动高速卷绕头。本文主要以某纺织机械股份公司开发的全自动卷绕头电气控制系统为例。
1 卷绕头的结构
全自动高速卷绕头的主要结构包括两个卡盘轴、转盘、升头、压辊、横动导丝机构、推筒装置等。其中两根卡盘轴安装在转盘支架上，由交流变频电机分别拖动；转盘通过伺服电机的链条传动，其支架上方装有横动导丝机构与压辊。横动导丝机构是由三相交流同步电机的齿形带传动，而压辊是由马达驱动。
卷绕头在正常工作时，通过压辊将纱线卷绕在运转的卡盘轴上，当卷装直径不断增大，在链条与伺服电机的传动下，转盘也发生连续地微动，从而确保每个卷绕都能在周期内保持稳定的接触压力。当卷绕周期完成时，转盘通过快速地回转切换，另一根卡盘轴切换到该工作位置上，从而开始新的卷绕周期。等切换的卡盘轴停止工作后，就能开始推筒操作。全自动卷绕头因其具有两个可自动切换的卡盘轴，能实现自动化的换筒过程，且无废丝出现，从而提高生产效率。
2 工艺流程与工艺参数

2.1 工艺流程

纺丝甬道下来的丝束→上油→预网络→GR1与GR2→网络→探丝传感器→卷绕头卷绕成成型良好的丝饼。

2.2 工艺参数

该机的主要技术规格：（1）技术指标：ZW606A、ZW608、ZW612、ZW616；（2）适纺品种： FDY、POY；（3）卷绕速度：2500～5500m/min；最大卷绕直径420mm；筒管数量分别为6、8、12、16个；动程分别为120mm、120mm、85mm、73mm；横动方式分别为双转子、双转子、双转子、兔子头；卡盘轴长度分别为920mm、1200mm、1380mm、1500mm。
3 电气控制系统

3.1 主要控制要求

该全自动卷绕头的电气控制涉及的方面主要包括以下6点：（1）卡盘电机的高速精密控制；（2）横动导丝机构的防叠控制；（3）纺丝卷绕的恒线速恒张力控制；（4）升头换筒的半自动/ 全自动控制；（5）卷绕工艺参数的设定及过程监控；（6）多组卷绕头的联网集中监控。

3.2 方案的选择

该机的自动化程度比较高，且转盘复杂，各种转盘之间存在较多的联锁，其工艺要求则随着卷装直径的加大而增加，为了确保该机的恒线速与恒张力卷绕，则要根据压辊的转速对卡盘电机的转速进行实时的调节。同时，为了确保丝层表面接触压力的稳定，还要由伺服电机拖动转盘连续微动。
卡盘电机的转速为n= V/πD，其中V为纺丝速度，D为卷装直径。由公式摘自：毕业论文格式模板www.7ctime.com
可以看出，随着卷装直径的增加，卡盘电机呈非线性的转速变化，要是只采用PCL控制，就会受到运算功能的限制。从控制的实时性与性价比进行考虑，决定采用PLC结合工控机的控制方案。PLC主要负责状态判别、输出、输入控制方面的工作，而工控机则进行速度采集、存储、分析、运算及状态参数显示等方面的工作，从而对控制系统进行实时的监控。由于PLC具有成本低、可靠性高、编程、操作方便及操作维护性能好等优点，再加上工控机具有的运算速度高、运算功能强及通讯能力强等特点，使这种设计方案能充分发挥各自的优点，并实现了优势上的互补，从而满足生产的需求。
3.3 电气控制系统的结构框图，如图1所示