周利軍先生，上海新萌工業技術有限公司技術工程師

　　關鍵詞：生產過程監控 粗紗機 PCC ACOPOS驅動系統

　　目前國內四電機粗紗機多采用工控機和PLC或單板機相結合作為主控系統，由上位工控機完成運算功能，PLC或單板機完成控制驅動。但由于工控機抗干擾能力不強，常常造成系統穩定性較差，而單板機的故障率又相對較高，使得粗紗機的綜合性能不盡人意，成本也相對較高。

　　二紡機EJK211型粗紗機采用PCC的分布式模塊化控制結構及貝加萊Automation Studio系統，集分析運算和控制驅動于一體，調速系統采用貝加萊ACOPOS系列伺服驅動器，通過CAN open總線控制方式，提高系統的綜合控制性能，降低故障率，實現EJK211型粗紗機控制系統的完美方案，并具有張力檢測與自動控制、自動落紗等功能，錠翼速度最高可達1800r/min。另外，通過軟件優化性設計，實現了整機總功率最小化，整機功率為22kW。

　　一、控制方案

　　主控制系統由貝加萊Power Panel(PP41)組成，完成粗紗機的各項電氣控制功能和數據運算，通過人機界面進行基本的工藝參數設定，如最高車速、支數、加捻度、徑向卷繞密度、軸向卷繞密度、卷繞系數、紡紗系數等，參數可隨時修改、調用和存儲。所有的參數對應了一組參數也對應于一種紗紡制，最多可有30種配方。故障報警顯示、開車情況及效率顯示、數據查詢、粗紗機的調試及維護等任務也均通過PP41完成。其主要參數性能如下：

　　顯示界面為6inch、QVGA240×320像素、黑白顯示；共計40個鍵，其中16個鍵的標識可按用戶要求更換并帶有LED指示；1.5MB內存實時時鐘；2MB的存儲卡，可保存、調用必要參數；系統自帶RS-232及CAN bus接口；系統自帶10DI、9DO。

　　二、配置方案

　　（1）主控制系統采用PP41系統，驅動系統采用ACOPOS多功能驅動器，CAN bus（500k傳輸速率）總線控制方式；

　　（2）應用電子齒輪、虛擬軸等功能，實現虛擬主軸對等同步、驅動錠翼、筒管、羅拉、龍筋四電機同步運行。

　　（3）通過CAN bus，在ACOPOS1（錠翼）建立虛擬主軸，最快每400μs向網上實軸發送(最高優先級)位置指令，并由各ACOPOS驅動器完成同步實時控制。實際證明，循環周期為2ms時，已能滿足粗紗機的動態同步精度。

　　系統配置如圖1。

　　三、控制說明

　　本套控制系統通過CAN bus總線方式控制變頻器，實現四電機的有效同步。利用CAN bus高速通信，可克服模擬量、串行通信及傳統的工業總線的缺陷，數據收發方式靈活，采用非破壞性基于優先權的總線仲裁技術，具有暫時錯誤和永久性故障節點的判別及故障節點的自動脫離功能，使系統其他節點的通信不受影響；同時CAN具有出錯幀自動重發功能。信號傳輸用短幀結構（8bit），實時性好，受干擾的概率低，具有極好的檢錯效果。采用統一的標準和規范，使各設備之間具有較好的互操作性和互換性，系統的通用性好。通信介質可采用雙絞線，無特殊要求，現場布線和安裝簡單，易于維護。CAN總線實時性強、可靠性高、結構簡單、互操作性好，利用PP41自帶CAN口不增加成本，在百米之內最高波特率可以達到500k，能以最低廉的成本來實現最優控制。

　　以錠翼電機作為主動電機，使其按照設定速度運轉。筒管、羅拉和升降電機作為從動電機，由PCC根據錠翼電機轉速并附以紗線張力反饋，按照數學模型運算后得出它們的轉速，通過CAN bus總線控制變頻器調整電動機轉速。

　　由于CAN bus所具有的獨到優勢，可使粗紗機輕易地獲得良好的同步特性和升、降速時間。以錠翼電機轉速為1600r/min為例，升速時間可控制在10s內，減速為5s以內。

　　另外，變頻器采用共直流母線方式聯接，也可大大提高升降速性能并同時降低系統能耗。

　　四、采用貝加萊一體化配置控制系統的優勢

　　（1）EJK211粗紗機采用貝加萊一體化控制方案，通過CAN Open方式控制ACOPOS系列驅動系統,充分發揮貝加萊ACOPOS系列驅動系統的處理能力,同時具有更快的響應特性和控制精度。

　　（2）貝加萊PCC的獨特硬件結構使其具備進行復雜分析運算的能力。在其核心的運算模塊內部，PCC為其CPU配備了數倍于常規 PLC的大容量存儲單元(100k~16M)，為控制系統和應用軟件提供了監視的硬件基礎。

　　（3）貝加萊變頻控制系統提供了許多功能強大的專業化功能運動控制功能塊，如電子齒輪、電子凸輪、轉矩控制、觸發定位、鼓序列發生器、CNC等。可滿足各種控制需求，實現同步控制功能。貝加萊控制器還可實現梯度提速，用戶可設定期望達到的速度和達到該速度所需的時間，PCC以固定的加速度達到設定速度。

　　（4）專業的品質統計管理系統，自動監控生產過程中的各種重要數據，方便用戶進行質量管理。

　　（5）貝加萊強大的內嵌式網絡功能，可將該單機設備方便的連接到生產過程控制網絡，進行生產過程監控。作為未來構成分布式現場I/O控制的主要角色之一，PCC為此提供了十分靈活多樣的解決方案。Ethernet現場總線如：POWERLINK、CAN、Profi bus (FMS, DP)、 INA2000、 RS485等，可實現多層次網絡結構(管理層,控制層和現場層)。

　　（6）PCC提供了有效的功能，可實時監測外部參數，發現異常參數時可顯示故障名稱、故障發生時間和消除時間，并采取相應措施。PCC還能對硬件模塊進行自檢，及時發現硬件本身的錯誤。

　　（7）PCC提供了豐富的在線幫助系統，幫助客戶了解整個系統的操作方法。并可指導用戶在系統報警時采取相應的措施。

　　（8）貝加萊有功能強大的軟件開發平臺,能夠為用戶開發出具有個性化的控制軟件。

　　（9）一套軟件適應多種機型,且系統為軟硬件模塊化，隨意擴展。

　　（10）遠程診斷功能和機群網絡功能。

　　通過Modem或Internet的Web Server遠程功能，可實現對任何地方的機器在線診斷與調試。另外控制系統上的Ethernet接口可實現機群聯網，實現工廠自動化。

　　五、結束語

　　實踐證明，貝加萊新一代PCC完全適用于高檔棉紡粗紗機的控制系統。它不僅保證了良好的紡紗性能，同時還相應提高了系統的綜合控制功能，降低了故障率，配以經濟實用的人機界面，使操作變得更加簡單方便，使整個設備的檔次有了較大提高。