基于台达伺服的倍捻机电气开发控制系统研究

应用伺服成型的倍捻机将逐渐取代纺织行业上所有机械式齿轮传动倍捻机，效率比传统倍捻机成倍提高，卷装容量增大，质量大幅度提高。高品质锭子在高速运转下的持久稳定性和二级传动机构使受力更合理，适用范围更广;取消油浴式齿轮箱，维护更方便，使卷绕成形良好，软边成型退绕更容易。

现代科技发展日新月异，国内纺织装备行业较其他行业而言自动化程度偏低，将机电一体化、智能化、网络化应用到纺织装备上已刻不容缓。倍捻机的发展从传统的机械式到多电机式，再到单锭传动控制，既提高了生产效率又降低能耗。在倍捻机的生产管理上，将倍捻机用网络化管理，实现“无人化车间”的想法也是可行的。在倍捻机的操作上，实现对倍捻机多参数的操作管理，提高纱线的品质，更换品质方便，也是切实需要的。通过开发新型倍捻机，为公司进一步提高倍捻机市场占有率打下坚实基础，为创新铸就日发加捻品牌创造条件。

一、电气设计框架

由于传统机械成型的速度、成型效果、维护等方面的局限性，近年来很多的纺机设备制造企业都在致力于研发电子成型倍捻机，但由于在成型控制精度、防叠绕算法等问题上存在着局限性，实际设备投放市场的并不是很成熟。日发纺机自主开发的伺服成型电气控制系统已在市场上大批量销售，并取得良好的经济社会效益。

图1电气系统框图

二、电气设计方案

2.1 硬件设计

本控制系统主机采用ModiconM241可编程控制器+10.1”触摸屏，M241PLC适用于具有速度控制和位置控制功能的高性能一体型设备。该产品内置以太网通信端口，可以提供FTP和网络服务器功能，能够更为便捷地整合到控制系统架构中，通过智能手机、平板电脑及电脑等终端应用，实现远程监控和维护。该产品丰富的内置功能大大降低了您的设备成本，控制器内置功能Modbus串行通信端口、USB编程专用端口、用于分布式架构的CANopen现场总线、位置控制功能（伺服电机控制的高速计数器和脉冲输出）；ModiconTM3扩展模块：安全模块、电机起动器控制模块及远程扩展系统；ModiconTM4通信模块M241控制器的CPU处理能力和内存容量非常适合它的目标性能应用。

2.2 软件设计

SoMachine软件是面向设备制造商的解决方案软件，用于在单一软件环境下完成对整个设备的开发、配置和调试，包括逻辑控制、运动控制、HMI以及相关网络自动控制功能。SoMachine软件可以让您在施耐德电气灵活可扩展的控制平台上完成所有元器件的编程、调试，是面向设备制造商们的全面解决方案，帮助您根据每个设备的要求优化自动控制解决方案。

DOPSoft1.01.04软件使用于台达人机界面产品。本产品拥有高速的硬件架构，提供给您一个功能强大及品质稳定的人机产品，让DOP-B系列产品能够有更强大的功能。

三、伺服成型系统的设计

筒纱的成型质量对后道加工有着极为重要的影响，纱条卷绕分布要均匀，硬度适中，无凸起等，这就要求纺织设备的成型机构要具备防叠、防凸等适应工艺要求的多种功能。在纱筒的卷取过程中，由于纱筒是由下面的摩擦辊通过摩擦传动的，随着纱筒卷绕的纱线的增多，其直径不断增大，但是摩擦辊的转速是不变的，所以纱筒转速就会逐渐减少。如果导纱杆横动速度固定，那么经过一段时间后，在纱筒上的多个位置出现叠纱现象。

图2 纱线成型示意图

如图2所示为纱筒在卷绕过程中一次来回后的示意图，A1为导纱方向从左到右时的起点位置，A2为导纱从右到左时的终点位置，α为两次折返点的夹角，假设经过M次导纱后其折返点为AM，AM点与A1的夹角为β，则

β=M×α−L×180（L，M为整数，M>L，且0≤β≤180�）

取值L、M使0≤β≤180�，当β为0时，AM点回到了A1位置，即纱线进行了叠纱。当纱筒不断的卷绕，A1点不断的发生重叠，这样点就会出现密集而凸起的条纹，就此形成了纱筒的叠纱现象。纱筒的叠纱现象不仅会使卷绕筒表面出现不平而影响纱筒在卷绕过程中的平稳性，使卷取时纱线出现紊乱，而且会在下一工序的染色上使纱线染色不均，退纱时出现断纱乱纱，因此叠纱现象会对纱线在后道工序产生严重的影响。

在此，本论文通过在导纱杆每横动一次后，改变导纱杆的横动速度，并在第M次横动周期后重复以上运动，这样就避免了纱线的叠纱现象。

四、展望

目前国内大部分纱线企业面临着技术改进，提高生产效率，同时纱线制造厂对加捻线产品质量的要求越来越高，成型需求多样化。国内许多加捻线厂家已纷纷开始应用伺服成型倍捻机。因此，日发伺服成型倍捻机以其优异的性能取得加捻市场的认可，今后将成为公司新的利润增长点，市场前景广阔。

参考文献：

[1]陈笠，国内外倍捻机性能分析[J].纺织器材,2006,26(3):34-37

[2]王英铨.国外倍捻机的优势及我国的发展对策[J].丝绸技术,1995,3(2):40-42

[3]刘荣清.纱线加捻与产品开发[J].上海纺织科技,2003,31(1):55-60

[4]TakemuraHidetakesect.Multipletwistspindledoublesproductionandsavespower.Advanceintextilestechnology.2002,(5):50-51

[5]Swordwardridesonwaveoffancyyarnboom,TheIndiantextilejournal,109,No.7,(1999):146-146

作者简介

盛亮均（1984-），男，电气工程师，硕士，主要从事现代智能纺机电气控制系统开发工作。