高速紡絲卷繞機機電一體化技術探討

孫 鋒

（浙江恒逸聚合物有限公司,杭州 311209）

化纖工業的發展在我國起步較晚，所以需要引進國外先進技術，在此基礎上進行自行開發和研制高速紡絲卷繞機機電技術。高速紡絲卷繞機在高速紡絲系統的開發中顯得尤為重要。其中，把間接驅動改成直接驅動是目前高速紡絲卷繞機的發展前景。高速紡絲卷繞機應具備在高速下順利卷繞的功能，以確保工序的后續工作順利進行退繞。

1 高速紡絲卷繞機的發展情況

自從我國成功開發了高速紡絲卷繞機之后，開始生產并推行了民用長絲BW435、BW835、BW1235以及BWA1360等半自動以及全自動的高速卷繞機，卷繞速度相對較快，一般在每分鐘3000米-6500米范圍內；上海某工程技術大學和上海二紡機股份有限公司共同研發了利用錠軸轉動和橫動轉翼全自動切換高速紡絲卷繞機（EJQ296型號），而且其卷繞機的控制技術也具備了知識產權[1]；上海某家機械制造公司也相應生產了一系列全自動高速紡絲卷繞機（HWA8和JWA12型號）。目前，我國開發的這些全自動高速紡絲卷繞機在國內的應用水平以達到領先地位，這一技術的開發，證明了我國的技術發展水平在不斷提高，并可以不再利用進口產品，進行生產和應用，不再被國外企業的高速紡絲卷繞機市場所壟斷。

2 高速紡絲卷繞機機電一體化的應用技術

通過對國內外的多種高速紡絲卷繞機的控制系統進行分析，其控制實施方案大概總結了以下幾種。

國外的高速紡絲卷繞機的控制方法主要有：主控計算機與變頻器控制系統相結合；主控計算機與微處理器以及變頻器的控制系統相結合。而國內的高速紡絲卷繞機的控制方主要有：TP801單板機與步進機電的控制系統相結合；嵌入式工控機（或單片機、可編程計算機控制系統）與變頻器的控制系統相結合[2]；工業級計算機作集散控制系統的上位機與嵌入式工控機（或PLC、單片機、PCC）作集散控制系統的下位機以及變頻器的卷繞機集散控制系統相結合。

以下分別介紹了德國馬格(barmag)公司的CW6型和日本兩家公司分別采用No.748型和No.768型高速紡絲卷繞機以及國內的高速紡絲卷繞機一體化技術的應用。

2.1 德國的應用技術

德國巴馬格(barmag)公司采用CW6型全自動高速紡絲卷繞機，由于其具備全自動功能，因此其卷繞速度速度非常快，每分鐘可運行6000米，而且生產的速度也比較快，每分鐘可達5000米以上，對其實施主要控制的是通過主控計算機和工作站微處理器（8個），在運行過程中產生的所有參數都是靠計算機系統來進行出入或輸出的，包括兩個錠軸的傳動，是靠三相交流機電以及變頻器（都是獨立的）進行控制。其中變頻器的開發是由該德國公司根據高速紡絲卷繞機進行設計的，它的輸出設備是6個晶體管（IGBT型號），可以使變頻器的輸出速度更快，而且更精確，同時具備了一定的能夠與可靠性。而微處理器是靠速度脈沖信號來對錠軸進行計算并對其運行速度進行有效控制，以確保絲餅的運行速度相對穩定。因為轉翼本身具有特殊結構的特點，所以需要通過電機來對其進行帶動，轉翼的葉片是用來帶動絲束的來回移動。電機的控制是由獨立的變頻器來進行的，運行的速度可以根據情況而進行調節。利用壓縮空氣來帶動接觸輥的驅動，其運行速度也是可以根據情況進行調節的。根據以上技術的應用敘述中，可以看出整個操作系統的自動化程度非常高，因而實行系統的全自動技術，在工作效率、精度控制以及可靠性方面具有很大的優勢。

2.2 日本的應用技術

先介紹日本的村田機械公司，主要有NO.748和NO.768以及NO.778等系列高速卷繞機，其中NO.748型卷繞機，有8個絲餅，卷繞速度每分鐘可達7000米，屬于全自動高速紡絲繞卷機 ，通過變頻控制對橫動裝置、錠軸和接觸輥以及切換轉盤等運行情況。各個機電的運行情況和運轉速度都是通過計算機來控制的，而且可以對相關參數的設定值進行儲存，其優化選擇方式是通過計算機來進行的。

再介紹日本帝人制機公司的NS-612型高速紡絲卷繞機，其絲餅的數量為12個，卷繞的速度也非常的快，每分鐘可達6000米，同德國某公司采用CW6型全自動高速紡絲卷繞機卷繞速度相同。這種機型僅靠計算機便可實現其卷繞參數的調整，就是在計算機中提前對卷繞條件進行設定，根據改變橫動速度來對卷繞的張力實施調控。與此同時，隨著卷繞直徑的不斷擴大，控制錠軸的轉速會越來越慢，從而使使其張力減到最小值，為了使卷繞的均勻性提高，需要用到先進的控制系統（MACS），并可通過監控器對所有的生產線進行有效操控，該技術的應用簡化了操作，提高了卷繞速度和操作效率。

2.3 國內的應用技術

我國在1994年就開始提出了各種相關系統控制的方法，例如采用嵌入式工控機或者是可編程計算機控制系統或是單片機等。不管是以摩擦式傳動還是以錠軸式傳動，其控制原理大致是一樣的。包括一種控制原理是選擇MCS-51型的單片機作為系統的中央處理單元，RAM等相關硬件位于擴展片內，是用來進行實驗檢測、數據計算以及系統控制；選擇用逆轉傳感器通過測速電路來對每個電機的實際運轉速度進行測速，而且需要以實際運轉速度和轉速的設定來對PID控制算法進行調用，如果想要使變頻器的頻率改變，可以通過計算機輸出實際的運轉速度信號，來控制每個電機運轉速度；輸入和輸出的通道是利用光電耦合器阻止干擾的影響，同時通過電鍍的輸出進行與PLC聯絡。

3 結語

隨著網絡技術的快速發展，高速紡絲卷繞機機電一體化技術也跟著逐步發展起來。根據有關企業對現場總線技術的廣泛推薦，對高速紡絲繞卷機機電一體化系統的控制大多采用計算機進行，通過單獨的變頻器對每臺機電進行控制，從而達到與網絡信息化資源共享的目的。另外，為了是其技術更具優越性，還需要提高卷繞機的運行速度，應用嵌入式控制系統以及數據信號處理技術是高速紡絲卷繞機機電一體化技術的發展方向，從而促進高速紡絲卷繞機得到更好的發展。

[1]魏建,湯以范,顧鼎明.上海工程技術大學學報[J].2011(01).

[2]魏建,吳奇昌.國家實用新型專利[J].2012.