1、引言 毛紡工藝較復(fù)雜，各工序所用的設(shè)備品種、規(guī)格較多，主要的毛紡機械分為精梳毛紡機械和粗梳毛紡機械兩大類，精梳毛紡機械有洗毛機、和毛機、梳毛機、精梳機、針梳機、粗紗機、細紗機等。粗梳毛紡機械有和毛機、粗紡梳毛機、環(huán)錠細紗機、立錠細紗機等，其中洗毛機、和毛機目前使用的電控系統(tǒng)較簡單、單電動機傳動、不變速和簡單變頻調(diào)速，而梳毛機、精梳機、粗紗機、細紗機、立錠細紗機等近年來自動化技術(shù)水平發(fā)展較快，普通推廣應(yīng)用了變頻調(diào)速、計算機、可編程控制技術(shù)等，并取得了較好效果，本文主要介紹變頻器在精紡梳毛機、毛粗紗機和毛細紗機上的應(yīng)用例。 2、半精紡梳毛機 半精紡梳毛機用于化纖仿毛半精紡制條，滿足纖維的精細梳理要求，主要設(shè)備組成為：自動喂毛機→開毛輥→后餳林→后道夫→除草裝置→主餳林→前道夫→自動換筒圈條器。 主要技術(shù)特征為： ·工作幅寬（m）:2或2.5； ·出條速度（m/min）:最高35-40； ·電子稱重精度（g）:1； ·最大稱重量（kg）:1。 2.1 傳動及變頻器的選型 自動喂毛機的鈄簾、平簾為單獨交流異步電動機傳動、變頻調(diào)速，開毛錕、后餳林、后道夫、除草裝置、主餳林等為一臺主電動機通過邊軸加減速器統(tǒng)一傳動，即采用機械速比來保證各單元之間的工藝速比、主電機為交流異步電動機采用變頻調(diào)速。前道夫、圈條器為單獨交流電動機傳動、變頻調(diào)速。 該機在整個加工過程中，負載基本不變，屬恒轉(zhuǎn)矩負載，對調(diào)速精度有較高要求，需保持前、后各單元機所要求的速度比不變，因而應(yīng)選用無速度傳感器矢量控制變頻器，并配置有RS-485通信口，以便于與PLC通信。 PLC可編程控制器可選用S7-226CPU,24輸入、16輸出共40個數(shù)字量I/O點，2個RS485通信口，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，滿足本系統(tǒng)需要。 2.2 控制系統(tǒng) 該機為可編程控制器PLC控制，變頻調(diào)速、觸摸屏操作顯示如圖1所示。 PLC的一個通信口（如PORT1）以自由口方式與變頻器的PS485通信口進行串行通信連接、PLC的另一個通信口（如PORTO）以PP1協(xié)議與觸摸屏通信，完成工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、數(shù)據(jù)顯示。 PLC的功能主要有： （1）與觸摸屏通信，完成工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示故障診斷； （2）與變頻器通信，完成控制斜簾、平簾變頻器（含電動機）的起動、運行速度和停止； （3）控制喂毛簾、剝毛輥、毛斗電動機的起、停等邏輯控制； （4）計算功能：自動喂毛機的自調(diào)勻整系將每斗所稱的毛的實際重量與工藝設(shè)定的重量通過觸摸屏送至PLC進行比較，根據(jù)重量偏差值經(jīng)計算后調(diào)整喂毛時間即延長或縮短喂毛時間，以保證單位時間內(nèi)喂入的毛料基本相等，起到了自調(diào)勻整的作用。 （5）控制自動換筒動作，當(dāng)滿筒信號（編碼器脈沖計達設(shè)定值時）送至PLC,PLC控制換筒電磁閥動作，帶動氣動換筒機構(gòu)將滿筒推出，并撥進空筒，完成自動換筒。 觸摸屏的主要功能是工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、查詢和顯示，全機的操作和故障診斷顯示等設(shè)定修改和查詢的工藝參數(shù)主要有： ·稱重—每次喂入量； ·定重—梳毛機出機毛條每米的重量； ·滿筒長度—每筒出條毛條長度； ·日期和時間； ·道夫與平簾之間的速比； ·左右稱重量不對稱最大值。 顯示的工藝參數(shù)主要有：稱重、定重、出條速度、毛條長度、各班產(chǎn)量、最近20稱喂入不勻率，當(dāng)前時間和日期以及各頻器輸出電壓、電流和頻率等。 自診斷功能主要有： 診斷左、右皮重超重、喂入不足、喂入超時、左右稱重量不對稱超限、推毛超時未到位、推毛復(fù)位超時不到位、電動機過熱（熱繼電器動作）、平簾、斜簾變頻器故障等。 3、毛紡粗紗機 適用于純毛，人造纖維和合成纖維的純紡或混紡。該機為懸錠毛紡粗紗機。 其主要技術(shù)特征有： ·牽伸倍數(shù)4～20； ·捻度范圍10～40捻/米； ·最高紡紗轉(zhuǎn)速1200r/min。 3.1 電氣傳動和變步器的選型 主電機10kW交流異步電機傳動，變頻調(diào)速； 卷繞電機5kW交流異步電機傳動，變頻調(diào)速； 龍筋升降電機0.55kW交流異步電機傳動，變頻調(diào)速； 該機主傳動電動機的負載屬恒轉(zhuǎn)矩負載，即在各種不同運轉(zhuǎn)速度下，所需轉(zhuǎn)矩不變（或基本不變）。恒轉(zhuǎn)矩負載的功率為： P=ML·n/9550 （1） 可見，恒轉(zhuǎn)矩負載的功率P與轉(zhuǎn)速n成正比。 式（1）中，轉(zhuǎn)矩M1為折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)矩，其單位是N·M，轉(zhuǎn)速的單位r/min，功率P的單位是kW。 卷繞電動機負載的屬恒功率負載，即在各種不同運轉(zhuǎn)速度下，所需功率不變（或基本不變），其機械特性（轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線）呈雙曲線，恒功率負載的阻轉(zhuǎn)矩為： ML=9550P/n （2） 即恒功率負載的阻轉(zhuǎn)矩ML與轉(zhuǎn)速n成反比。負載的恒功率特性實際上是在一定的速度范圍內(nèi)，因為當(dāng)速度很低時，受機械強度等的限制，阻轉(zhuǎn)矩ML不可能無限增大，因而實際上，在很低的速度下，恒功率負載將轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩負載。 龍筋升降電動機的負載類似起重機負載，龍筋運動為升降往復(fù)變化，負載經(jīng)重往復(fù)變化，該類負載電動機應(yīng)配置直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器或采用伺服電動機驅(qū)動。但因龍筋升降電動機功率小，負載輕，選用矢量控制變頻器，采用變頻調(diào)速也可。 主傳動變頻器宜選用矢量控制變頻器，而卷繞變頻器宜選用直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。 3.2 控制系統(tǒng) 采用PLC控制，完成粗紗的卷繞成形及牽伸、加捻的同步運行，選用高精度的張力傳感器在線檢測粗紗張力。該信號送至PLC經(jīng)數(shù)據(jù)處理和運算后控制變頻器輸出頻率，調(diào)節(jié)卷繞電動機的轉(zhuǎn)速以保證粗紗張力穩(wěn)定，如圖2所示，通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測捻度齒輪的參數(shù)和龍筋升降動程變化量，數(shù)據(jù)經(jīng)PLC數(shù)據(jù)處理和運算后控制龍筋的升降。 采用觸摸屏設(shè)定紡紗品種，粗紗質(zhì)量、捻度、錠翼轉(zhuǎn)速以及紡紗定長等參數(shù)，通過PLC自動控制卷繞張力的大小以保證最少斷頭的錠翼轉(zhuǎn)速等的匹配關(guān)系，顯示機器的運行狀態(tài)，提示故障方式和故障位置，實現(xiàn)人機對話，控制系統(tǒng)如圖3所示。 圖3中，變頻器分別為主電動機、卷繞電動機和龍筋升降電動機調(diào)速變頻器，線圈為接觸器線圈。 4、毛細紗機 適用于纖維平均長度為60～100mm的羊毛、毛型化纖的純紡或混紡 主要技術(shù)特征： 錠數(shù)（錠）504、492、480、456等； 錠速（r/min）：10000-17000。 4.1 電氣傳動和變頻器選型 全機主傳采用15kW（對456錠）交流異步電動機傳動，變頻調(diào)速。鋼領(lǐng)板升降電機380v，180w，吸風(fēng)電動機2.2kW、3kW各1臺。 毛細紗機主傳動為恒轉(zhuǎn)矩負載，對調(diào)速精度要求較高，宜選用無速度傳感器矢量控制變頻器為宜。 4.2 控制系統(tǒng) F2520型毛細紗機采用可編程控制器PLC通過變頻器控制電動機調(diào)速，使全機速度按預(yù)先設(shè)定的紡紗曲線運行。系統(tǒng)主要由PLC、觸摸屏、變頻器、定位控制模塊和伺服系統(tǒng)等組成?？驁D如圖4所示。 本機采用電子凸輪取代傳統(tǒng)的機械式凸輪，使鋼領(lǐng)板的升降更為平穩(wěn)。電子凸輪由定位模塊（如西門子EM253模塊）和伺服電機及其驅(qū)動器等組成。 5、結(jié)束語 毛紡機械種類較多，工藝性強，近年來自動技術(shù)化水平有了較大提高，然而，與其它紡織機械（如化纖機械、棉紡機械等）相比，應(yīng)用變頻調(diào)速，計算機技術(shù)還不夠普及、水平還不夠高。另外，還有不少毛紡機械至今仍未采用變頻調(diào)速等高新技術(shù)。也就是說毛紡機械的技術(shù)改造工作量還較大，需要同行共同為毛紡機械技術(shù)水平的提升盡力。