抽气式转杯纺纱机中的智能控制

□□ 高 沛，靳宝强，段宏伟 (.山西职业技术学院，山西 太原 030006；.晋中市华泰数控技术有限公司，山西 晋中 030600)

引言

转杯纺纱机可以直接将并条后的熟条纺制成纱线，不需要经过粗纱工序并且生产效率高，因而受到广大纺织企业的青睐。转杯纺纱机的工作原理主要是利用纺杯高速旋转对分梳后的棉纤维进行加捻形成纱线，在加捻过程中利用高速旋转分离出杂质。我国目前已拥有进口和国产转杯纺纱机近10万台，对我国低支纱生产做出了巨大贡献。但近几年来随着机械制造水平的提高，人们不再满足于原有生产效率，希望在少量增加投入的情况下大幅度的提高产量，以降低产纱成本，提高市场竞争力。

抽气式转杯纺纱机与自排风式转杯纺纱机比较需要解决以下问题：为了提高生产效率，提高单位产量就必然要提高引纱速度，而引纱速度提高后为保证纱线捻度不变就需要提高纺杯转速和喂棉速度，纺杯转速提高(大约为12万r/min)与现有的5万r/min转比较必然要有机械指标的提高，喂棉速度提高后如不能很好的排杂则会降低纱线品质。引纱速度提高后利用人工已不能接头，必须使用机械装置完成。

因此，抽气式转杯纺纱机需要解决主要问题是：提高转速后的排杂负压控制、机械高速运转的稳定性、纱线生头、单锭控制的数据集中处理等。

1 控制系统的组成

转杯纺纱机生产平行筒子的卷绕装置包括一个刚性纱线张力补偿器，它放置在落筒吸纱管道处，与生产锥形筒子的装置完全不同。锥形筒子是在装有特殊卷绕罗拉和柔性纱线张力补偿器的装置上生产的，这种卷绕臂只适用于锥形筒子。在特殊要求下，在引纱和卷绕罗拉之间，可安装一个积极式上蜡装置。由于纱线在上腊辊的磨擦，纱线表面可获得适用于后道针织机等的加工特性。转杯纺纱机由多个电机驱动，这些电机安装在机器部件前后的箱体中。

转杯纺纱机主要技术参数见表1。在表1中，包括基本技术和工艺参数，并对本文中其他的机械及工艺设置、清洁和维护保养的参数作了补充。

表1 转杯纺纱机主要技术参数

2 运行过程及控制要求

安装在转杯纺纱机上的电气设备被用来驱动纺纱器的运转机构、引纱装置、卷绕装置和风扇。此外，电气设备还提供机器的程序化开机和停机、检测预置参数的能力。每一头纺纱器都配备用于控制所供原料的电气装置以及纱线断头的指示装置。

机器由多台异步电动机驱动，其中部分电机采用变频调速。转杯由2台双速电机驱动，可控制的机器开停机过程由控制单元控制，可根据预置的参数自动运转。预选参数可通过机器控制面板的键盘输入。控制单元在其屏幕上显示当前的运转参数值，还可进行一些基本的工艺计算，也可输入一些新的工艺参数、计算理论产量等。

3 接线说明

纺纱装置用2台双速D/YY电动机来驱动，由断路器QM2，QM2`(100 A)提供线路的断路保护。通过启动扼流器L1、L2、L1`、L2`来启动，它可进行无级启动。纺纱装置驱动电机[M1]、[M1`]的半速运转通过接触器KM1、KM1`进行连接，全速运转通过接触器KM2、KM3、KM2`、KM3`连接。当启动电机后，扼流器通过接触器KM4、KM4`短路，通过热保护器FA1、FA1`进行半速和全速运转时的过载保护。

工艺抽气风扇的驱动电机[M2]由断路器QM3(100 A)确保其短路保护，由接触器KM9、干扰抑制滤波器Z3和变频器GF3来确保电机的启动。在电路完全失电时，变频器GF1和GF2的输入由变频器GF3通过该方法来保证，即所有变频器内部线路板的中间均通过保险丝FU43到FU48连接。

分梳辊驱动电机[M3]通过接触器KM16连接，并由电路断路器QF3作为过载和短路保护。在关闭时，接触器KM7立即关闭连接到分梳电机[M3]、[M4]的电路。分梳辊驱动电机[M4]通过接触器KM16连接，由电路断路器QF4保护。

引纱装置的驱动电机[M5]的短路保护由断路器QM4(100 A)提供，同时还保护了所有电机(除[M1]、[M1`]、[M2]和TC1变压器外)。通过KM5接触器、Z2干扰滤波器和GF2变频器启动，保险丝FU45保护了RB2断阻电路。

喂入装置的驱动电机[M6]通过变频器GF1启动，GF1的输入由变频器GF2和GF3的中间电路板提供。保险丝FU47、FU48保护RB1断阻电路。

清洁风扇的驱动电机[M8]通过断路器QF8保护短路，由接触器KM8、干扰抑制滤波器Z4和变频器GF4来确保电机的启动。

落筒吸纱风扇的驱动电机[M9]通过断路器QF9提供短路和过载保护，这台电机通过接触器KM18启动。

输送的驱动电机[M10]通过断路器QF10提供短路和过载保护，这台电机通过接触器KM13启动。

上腊装置的驱动电机[M11]、[M12]短路保护由QF11断路器承担，初级绕组包括分接支流A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3，借助这些支流可在10%的范围内改变输出电压。

4 短路保护

抽气式转杯纺纱机控制电路的短路保护见表2。

表2 控制电路的短路保护

5 控制单元

控制单元通过电缆的X2、X12和变频器通讯线接通输入、输出信号及控制单元的供电。通过一系列接线端子将控制单元与控制面板、控制电路、变频器控制电路以及车身段上的数据采集测定单元相连。控制单元的操作面板由单元键盘和显示器组成，在其后面有输入、输出接线端子以及通讯接线端子。系统实现如图1和图2所示。

图1 RS485从机控制框图

图2 主机控制框图

6 结语

经过近一年的调研与设计，再参照国外同类产品的设计思路，为在重视产品中体现性能与要求，又采用PLC初始功能设计，修改后在重实际上对流程和工艺性进行测试，集成了所需的全部功能，不需要扩展众多的PLC模块，极大地降低了产品成本，同时也为其他产品的应用开辟了新的思路。