匯川變頻器在高速卷繞頭上的應(yīng)用

      高速卷繞頭是化纖行業(yè)前紡的關(guān)鍵設(shè)備，其基本的結(jié)構(gòu)：夾頭和壓緊輥，組成一個經(jīng)典的卷繞裝置，夾頭相當(dāng)于收卷卷筒，壓緊輥相當(dāng)于摩擦輥；槽筒用于橫動控制，控制纖維卷繞時的成型角。高速卷繞頭的基本控制要求為線速度恒定，速度精度高，一般的工藝要求為線速度精度達(dá)到萬分之三。適用于滌綸、丙綸、錦綸 POY 絲或工業(yè)絲的卷繞成型。兩臺變頻器分別控制卷筒進行收卷，在摩擦輥上安裝用以速度檢測的光電傳感器，作為線速度的反饋信號。設(shè)備動作過程中要求完成卷筒的自動切換及卷繞作業(yè)。

早期的卷繞頭為被動式，即動力驅(qū)動由壓緊輥提供，這樣就成為典型的表面卷繞，在卷繞的過程中卷筒直徑逐步增大，而摩擦輥的直徑不會改變，因此轉(zhuǎn)速控制對象比較簡單，一般用同步電機加變頻調(diào)速器就能滿足轉(zhuǎn)速精度的要求。但是高級的卷繞頭要求夾頭直接驅(qū)動，壓緊輥被動傳動，這樣就成為典型的中心卷繞。在中心卷繞中，由于卷筒直徑不斷增大，為保持線速度恒定，轉(zhuǎn)速需要不斷的減小。無錫某紡織機械有限公司開發(fā)了這樣一種新型的高速卷繞頭，這個系統(tǒng)的基本電氣控制配置為：匯川 MD320 變頻器控制夾頭電機和槽筒電機；可編程控制器用的是富士 SPB 系列。

中心卷繞的高速卷繞頭對變頻器的要求可以從卷繞頭的工藝參數(shù)推導(dǎo)出來：卷繞頭的最高線速度為 4000 米 / 分鐘，夾頭電機為兩極變頻異步電機，卷筒的初始直徑為 126mm ，最終直徑為 430mm 。

初始卷繞時卷筒直徑最小，轉(zhuǎn)速要求最高：N0= (4000 米/分鐘)/(0.126 米/轉(zhuǎn))= 10105 轉(zhuǎn) / 分鐘，從而可以推導(dǎo)出變頻器的最高輸出頻率為 170Hz 。

其次，為保證± 1 米的控制精度要求，對變頻器的輸出頻率分辨率有基本要求，當(dāng)卷筒直徑最大時，有最大的頻率分辨率要求：± 1 米線速度，對應(yīng)轉(zhuǎn)速波動 = ±(1 米 / 分鐘)/( 0.43 米 / 轉(zhuǎn))≈ 0.740256 轉(zhuǎn) / 分鐘；對應(yīng)的頻率波動 = ±(0.740256 轉(zhuǎn) / 分鐘)/60 轉(zhuǎn) /Hz≈ ± 0.0123Hz ；匯川 MD320 變頻器的分辨率為 0.01Hz ，能很好滿足其工藝要求。

由于客戶卷繞頭上的測速反饋裝置反饋脈沖頻率過低，而無法實現(xiàn)穩(wěn)定的閉環(huán)矢量控制，在這種控制結(jié)構(gòu)下，變頻器要設(shè)為單純的頻率變換器，輸出頻率完全等于輸入頻率，而特殊電機曲線的設(shè)置值按夾頭變頻電機的名牌值和負(fù)載特性調(diào)整到最佳值。

為了達(dá)到最高頻率給定精度， PLC 需要通過串行通訊口控制變頻器，匯川的 MD320 變頻器可以支持多種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，可以方便的與各種 PLC 進行通訊，但在實際應(yīng)用中，考慮的實際的成本，最終采用的經(jīng)濟的 RS485 通訊。 MD320 需要擴展一塊 RS485 通訊卡，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS RTU 總線協(xié)議。

因為卷繞頭的卷筒直徑是在連續(xù)變化的，所以要實現(xiàn)穩(wěn)定的線速度控制，用傳統(tǒng)的 PID 閉壞控制，速度會有靜差，不過在其公司技術(shù)人員的緊密配合下，這個問題被很好的解決了。

橫動槽筒控制也是高速卷繞頭這一產(chǎn)品獲的成功的一個關(guān)鍵技術(shù)難點，以恒速控制槽筒，在特定的卷筒直徑時會產(chǎn)生迭紗現(xiàn)象，所以通常要求橫動槽筒變頻器輸出的頻率一直波動變化， MD320 具有擺頻功能，很好的滿足卷繞的特殊要求。

結(jié)束語

匯川變頻器的高精度和高性能，以及分銷商強大的技術(shù)支持使匯川變頻器成為高速卷繞頭的理想驅(qū)動器，隨著中國化纖機械工業(yè)的飛速發(fā)展，匯川變頻器將有一個美好的明天。(end)